毫米波与太赫兹大规模阵列技术 下册 ：有源波束成形阵列技术

通信技术的演进本质上是频域、时域、空域、码域多维资源持续开发与融合的过程。第四代移动通信(4G)引入了MMO技术，5G发展至大规模MMO并首次将工作频段拓展至毫米波。面向6G时代，100Gbit/s+的超高速率需求，技术演进将呈现双轨突破：在频率维度向毫米波甚至太赫兹频段延伸，突破传统Sub-6GHz的频谱资源瓶颈；在空域维度采用大规模有源一体化阵列，通过同时生成几十乃至数百个波束实现超大规模空间复用。因此，毫米波与太赫兹大规模阵列技术将成为未来无线通信系统的核心使能技术。《毫米波与太赫兹大规模阵列技术》主要介绍毫米波与太赫兹大规模阵列技术的基本原理和典型应用，分为上、下册，下册介绍有源波束成形阵列技术，主要内容包括大规模波束成形阵列架构、有源相控阵、混合波束成形阵列、全数字波束成形阵列、非对称全数字波束成形阵列、基于半导体二极管和液晶移相器的n-bit反射阵和透射阵等。该专著内容主要来源于作者所在毫米波全国重点实验室20多年来在这一领域的系列研究成果。本书可作为高等院校电磁场与微波技术、电子信息、通信等专业方向高年级本科生及研究生专业课的教学参考书，也可供从事相关方向工作的科研人员及工程技术人员参考使用。

丛书序

前言



第1章 毫米波与太赫兹大规模阵列架构

1.1 大规模波束成形阵列的分类

1.2 模拟域波束成形阵列

1.2.1 无源相控阵

1.2.2 有源相控阵

1.3 数字域波束成形阵列

1.3.1 对称全数字波束成形阵列

1.3.2 非对称全数字波束成形阵列

1.4 混合域波束成形阵列

1.4.1 基于相控子阵的混合域波束成形阵列

1.4.2 基于无源波束成形矩阵与数字域波束成形的混合域波束成形阵列架构

1.5 本章小结

参考文献



第2章 毫米波与太赫兹集成电路

2.1 毫米波太赫兹器件

2.1.1 振荡器与频率源

2.1.2 功率放大器

2.1.3 低噪声放大器

2.1.4 混频器

2.1.5 开关

2.1.6 移相器

2.1.7 可变增益放大器

2.1.8 倍频器

2.2 接收机

2.2.1 零中频接收机

2.2.2 超外差接收机

2.3 发射机

2.3.1 零中频发射机

2.3.2 超外差发射机

2.4 本章小结

参考文献



第3章 毫米波多通道波束成形芯片

3.1 模拟域波束成形芯片

3.1.1 Ka波段4/8通道波束成形芯片

3.1.2 W波段4通道波束成形芯片

3.2 支持全数字多波束阵列系统的多通道收发芯片

3.2.1 Ka波段4通道发射芯片

3.2.2 Ka波段4通道接收芯片

3.3 多通道射频全连接波束成形芯片

3.3.1 K/Ka波段地面终端8通道芯片

3.3.2 K/Ka波段星上4波束芯片

3.4 本章小结

参考文献



第4章 毫米波大规模MIMO混合多波束阵列

4.1 技术指标与架构

4.2 天线单元设计

4.3 变频器子系统设计

4.4 本振子系统设计

4.5 有源阵列天线系统的远场测试

4.6 阵面自校准技术

4.7 本章小结

参考文献



第5章 毫米波全数字多波束大规模MIMO阵列

5.1 对称毫米波全数字多波束大规模MIMO阵列

5.1.1 天线

5.1.2 收发通道

5.1.3 波束成形与预编码

5.1.4 毫米波全数字波束成形收发系统测试

5.2 非对称全数字多波束大规模MIMO阵列

5.2.1 “砖墙式”非对称毫米波全数字大规模MIMO阵列

5.2.2 “瓦片式”非对称毫米波全数字大规模MIMO阵列

5.2.3 非对称毫米波全数字大规模MIMO阵列传输实验

5.3 本章小结

参考文献



第6章 基于半导体器件的n-bit反射阵和透射阵

6.1 n-bit空馈波束成形阵列基础原理和阵列架构

6.1.1 离散移相和连续移相阵列对比

6.1.2 n-bit波束成形阵列基础架构分类

6.2 n-bit反射式波束成形阵列

6.2.1 1-bit反射阵

6.2.2 2-bit反射阵

6.3 n-bit透射式波束成形阵列

6.3.1 1-bit透射阵

6.3.2 2-bit透射阵

6.4 n-bit辐射式波束成形阵列

6.5 本章小结

参考文献



第7章 基于向列相液晶材料的相控阵天线

7.1 液晶材料及其电特性

7.1.1 液晶材料基础

7.1.2 液晶材料介电特性表征

7.2 液晶移相器技术

7.2.1 液晶移相方法分类

7.2.2 谐振式液晶移相策略

7.2.3 非谐振式液晶移相策略

7.3 液晶相控阵

7.3.1 液晶相控阵架构分类

7.3.2 辐射式液晶相控阵

7.3.3 反射式液晶相控阵

7.4 液晶相控阵校准技术

7.4.1 辐射式液晶相控阵校准技术

7.4.2 反射式液晶相控阵校准技术

7.5 本章小结

参考文献



第8章 毫米波与太赫兹片上阵列

8.1 片上天线

8.1.1 片上微带贴片天线

8.1.2 片上缝隙天线

8.1.3 介质谐振器加载片上天线

8.2 片上多通道相控阵列

8.3 太赫兹相干辐射源阵列

8.3.1 基本原理

8.3.2 辐射二次谐波的二维可拓展阵列

8.3.3 辐射三次谐波的二维可拓展阵列

8.4 本章小结

参考文献



第9章 硅基太赫兹高速无线传输技术

9.1 D波段硅基收发机和传输实验

9.1.1 D波段发射机

9.1.2 D波段接收机

9.1.3 D波段收发机传输实验

9.2 220GHz硅基收发机和高速无线传输实验

9.2.1 220GHz收发机系统框架

9.2.2 220GHz本振信号生成器

9.2.3 220GHz发射机

9.2.4 220GHz接收机

9.2.5 220GHz收发机传输实验

9.2.6 220GHz硅基发射机阵列及远距离无线传输实验

9.3 300GHz硅基收发机和无线传输实验

9.3.1 300GHz发射机

9.3.2 300GHz接收机

9.3.3 300GHz收发机传输实验

9.4 本章小结

参考文献



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