基于5G大规模有源阵列天线的波束研究

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1、单位代码：10293密级：专业学位硕士论文论文题目：基于5G大规模有源阵列天线的波束研究学号1215022620姓名王晟劼导师张业荣专业学位类别工程硕士类申请型全日制专申业请（领域）电子与通信工程论文提交日期2018年2月TheBeamResearchBaseonLargeScaleActiveArrayAntennafor5GMobileCommunicationTechnologyThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofM

2、asterofEngineeringByWANGshengjieSupervisor:Prof.ZHANGyerongFebruary2018南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的

3、法律责任。研究生学号：____________研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人承诺所呈交的学位论文不涉及任何国家秘密，本人及导师为本论文的涉密责任并列第一责任人。本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。非国

4、家秘密类涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________摘要通信技术蓬勃发展，预计2020年5G通信技术将正式完成通信标准制定。5G天线参考相控阵天线的设计思路，引入有源阵列天线技术，可对发射天线产生的波束进行灵活配置。但是由于在相控阵天线中数字式移相器的使用，使得相控阵天线的每个馈相单元上的馈相值产生相位误差，这种误差会对天线的性能产生较大影响。因此，研究相位误差产生的原因和影响，以及研究如何应对该误差所采取的措施，对提高5G天线性能的研究有深远的

5、意义。本文主要做了一下几个方面的研究工作：1、从数字移相器着手，分析了相位量化误差的形成原理，得出了明确的相位误差公式。继而得出相位量化误差会引起相控阵天线产生寄生副瓣和主瓣波束指向精度产生偏差。2、为了解决这两方面的问题，本文首先运用二可能值法，相位误差零均值法和预加相位法这三种随机馈相法分别从寄生副瓣电平大小，主瓣波束指向精度这两个方面进行分析，得出随机馈相法能够很好的解决相位量化误差所带来的相控阵波束精度问题。3、对三种随机馈相法进行仿真比较，得出预加相位法在波束指向上面比其余两种方法更优秀。4、然后从数字滤波器的设计中得到启发，

6、采用窗函数加权的方式降低有源阵列天线的副瓣电平大小。通过计算机仿真，得到韩宁窗，韩明窗，布莱克窗和凯瑟窗的加窗效果，得出凯瑟窗函数的性能优于其他窗函数，该窗函数能够在主瓣波束宽度和副瓣电平之间得到很好平衡。5、本文还对原有的三种随机馈相法进行优化，通过计算机仿真，发现优化后的随机馈相法性能得到明显的提升。关键词:5G，有源天线技术，相控阵，窗函数，随机馈相法IAbstractThemobilecommunicationhasbeenboomingintheworld.InternationalTelecommunicationUnion

7、estimatedthat5Gwillbecommerciallyavailablein2020.AAS(ActiveAntennaSystem)isthekeytechnologyinthewhole5Gmobilecommunicationsystem.Thedesignmindof5Gantennacomesfromtheframeworkdesignofphasedarrayantenna.So,theparasiticsidelobeandthedeviationoccursduetotheuseofdigitalphases

8、hifters.Therefore,theresearchontheinfluencesofphaseerrorsisveryimportant.Themainresearchinthisthesisisl