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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MIMO技术，5G发展至大规模MIMO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。

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  丛书序
  前言
  第1章 毫米波与太赫兹大规模阵列架构 1
  1.1 大规模波束成形阵列的分类 1
  1.2 模拟域波束成形阵列 2
  1.2.1 无源相控阵 4
  1.2.2 有源相控阵 6
  1.3 数字域波束成形阵列 14
  1.3.1 对称全数字波束成形阵列 14
  1.3.2 非对称全数字波束成形阵列 15
  1.4 混合域波束成形阵列 18
  1.4.1 基于相控子阵的混合域波束成形阵列 19
  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 24
  1.5 本章小结 25
  参考文献 25
  第2章 毫米波与太赫兹集成电路 30
  2.1 毫米波太赫兹器件 30
  2.1.1 振荡器与频率源 31
  2.1.2 功率放大器 35
  2.1.3 低噪声放大器 39
  2.1.4 混频器 43
  2.1.5 开关 44
  2.1.6 移相器 49
  2.1.7 可变增益放大器 53
  2.1.8 倍频器 56
  2.2 接收机 60
  2.2.1 零中频接收机 60
  2.2.2 超外差接收机 62
  2.3 发射机 65
  2.3.1 零中频发射机 65
  2.3.2 超外差发射机 69
  2.4 本章小结 72
  参考文献 72
  第3章 毫米波多通道波束成形芯片 75
  3.1 模拟域波束成形芯片 75
  3.1.1 Ka波段4/8通道波束成形芯片 75
  3.1.2 W波段4通道波束成形芯片 77
  3.2 支持全数字多波束阵列系统的多通道收发芯片 82
  3.2.1 Ka波段4通道发射芯片 82
  3.2.2 Ka波段4通道接收芯片 86
  3.3 多通道射频全连接波束成形芯片 89
  3.3.1 K/Ka波段地面终端8通道芯片 92
  3.3.2 K/Ka波段星上4波束芯片 95
  3.4 本章小结 97
  参考文献 97
  第4章 毫米波大规模MIMO混合多波束阵列 99
  4.1 技术指标与架构 100
  4.2 天线单元设计 103
  4.3 变频器子系统设计 104
  4.4 本振子系统设计 107
  4.5 有源阵列天线系统的远场测试 109
  4.6 阵面自校准技术 119
  4.7 本章小结 127
  参考文献 127
  第5章 毫米波全数字多波束大规模MIMO阵列 130
  5.1 对称毫米波全数字多波束大规模MIMO阵列 130
  5.1.1 天线 132
  5.1.2 收发通道 138
  5.1.3 波束成形与预编码 156
  5.1.4 毫米波全数字波束成形收发系统测试 159
  5.2 非对称全数字多波束大规模MIMO阵列 164
  5.2.1 “砖墙式”非对称毫米波全数字大规模MIMO阵列 166
  5.2.2 “瓦片式”非对称毫米波全数字大规模MIMO阵列 177
  5.2.3 非对称毫米波全数字大规模MIMO阵列传输实验 184
  5.3 本章小结 186
  参考文献 187
  第6章 基于半导体器件的n-bit反射阵和透射阵 189
  6.1 n-bit空馈波束成形阵列基础原理和阵列架构 189
  6.1.1 离散移相和连续移相阵列对比 189
  6.1.2 n-bit波束成形阵列基础架构分类 192
  6.2 n-bit反射式波束成形阵列 193
  6.2.1 1-bit反射阵 193
  6.2.2 2-bit反射阵 202
  6.3 n-bit透射式波束成形阵列 211
  6.3.1 1-bit透射阵 211
  6.3.2 2-bit透射阵 217
  6.4 n-bit辐射式波束成形阵列 218
  6.5 本章小结 221
  参考文献 221
  第7章 基于向列相液晶材料的相控阵天线 227
  7.1 液晶材料及其电特性 228
  7.1.1 液晶材料基础 228
  7.1.2 液晶材料介电特性表征 229
  7.2 液晶移相器技术 232
  7.2.1 液晶移相方法分类 232
  7.2.2 谐振式液晶移相策略 233
  7.2.3 非谐振式液晶移相策略 234
  7.3 液晶相控阵 240
  7.3.1 液晶相控阵架构分类 240
  7.3.2 辐射式液晶相控阵 241
  7.3.3 反射式液晶相控阵 246
  7.4 液晶相控阵校准技术 251
  7.4.1 辐射式液晶相控阵校准技术 251
  7.4.2 反射式液晶相控阵校准技术 253
  7.5 本章小结 259
  参考文献 260
  第8章 毫米波与太赫兹片上阵列 266
  8.1 片上天线 266
  8.1.1 片上微带贴片天线 266
  8.1.2 片上缝隙天线 270
  8.1.3 介质谐振器加载片上天线 276
  8.2 片上多通道相控阵列 283
  8.3 太赫兹相干辐射源阵列 283
  8.3.1 基本原理 284
  8.3.2 辐射二次谐波的二维可拓展阵列 290
  8.3.3 辐射三次谐波的二维可拓展阵列 298
  8.4 本章小结 303
  参考文献 304
  第9章 硅基太赫兹高速无线传输技术 309
  9.1 D波段硅基收发机和传输实验 310
  9.1.1 D波段发射机 311
  9.1.2 D波段接收机 317
  9.1.3 D波段收发机传输实验 320
  9.2 220GHz硅基收发机和高速无线传输实验 328
  9.2.1 220GHz收发机系统框架 328
  9.2.2 220GHz本振信号生成器 329
  9.2.3 220GHz发射机 333
  9.2.4 220GHz接收机 337
  9.2.5 220GHz收发机传输实验 341
  9.2.6 220GHz硅基发射机阵列及远距离无线传输实验 348
  9.3 300GHz硅基收发机和无线传输实验 366
  9.3.1 300GHz发射机 366
  9.3.2 300GHz接收机 369
  9.3.3 300GHz收发机传输实验 372
  9.4 本章小结 376
  参考文献 376
  彩图