解決這個問題的一個途徑是搭建一個合適尺寸的面板來冷卻電路，然后讓電路驅(qū)動一個單獨(dú)的、更小的天線陣列面板。對4×4單元陣列來說這是起作用的，但對于有數(shù)十甚至數(shù)百個天線的陣列來說這種做法就不實用了。

搭建一個稀疏天線陣列

一種解決方案是使用稀疏陣列架構(gòu)，這種架構(gòu)中的天線間距要比發(fā)射波長大得多，但天線陣列仍不應(yīng)該產(chǎn)生不需要的旁瓣或緊鄰發(fā)射波束的波瓣，以避免干擾。

單元間距等于或大于發(fā)射波長λ的天線陣列很容易產(chǎn)生不想要的波瓣—如果天線單元以不均勻的柵格布放。如果單元間隔是不均勻的，就像圖4所示的150個單元組成的“向日葵陣列”那樣，那么平均單元間距可以更大，本例是5λ，不會有波瓣的困繞[1]。

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圖4：非均勻天線陣列，以向日葵方式建模。(來源：AMPLEON)

為了設(shè)計向日葵陣列，天線單元沿費(fèi)爾馬螺旋曲線布放(見圖5)，因此每一圈都會包含相同數(shù)量的面積。各個單元位于螺旋線上的角度χ的倍數(shù)點，χ等于4π/(3+√5)，即所謂的黃金角。

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圖5：費(fèi)爾馬螺旋線。(來源：AMPLEON)

向日葵陣列具有幾乎均勻的功率密度，如果所有單元都被激勵到相同電平，它可以簡化冷卻機(jī)制，并高效地使用總孔徑。這種安排不會產(chǎn)生不想要的波瓣，它的波束角度也可以像密集陣列那樣得到控制。這使得向日葵陣列成為稀疏陣列一個很好的候選品種，這是被動冷卻5G毫米波天線面板所需要的陣列。 稀疏陣列的3dB波束寬度反比于孔徑尺寸A，這意味著使用它們進(jìn)行冷卻更容易，也意味著接受更窄波束的設(shè)計折衷。使用針對范圍為150米的接入點的合理假設(shè)，簡單計算就可以表明，最大可實現(xiàn)的波束寬度可能是5到8度------很有效的一種筆形波束。

本文小結(jié)

在5G系統(tǒng)得到現(xiàn)場部署之前還面臨許多研究挑戰(zhàn)。對物理硬件來說最重要的挑戰(zhàn)是降低功耗，并為陣列面板開發(fā)低成本的裝配技術(shù)。

參考文獻(xiàn) [1]Maria Carolina Vigano, 適合多波束衛(wèi)星應(yīng)用的向日葵陣列天線, PhD Thesis TU Delft,2011, ISBN 987-94-6113-030-3