国网河南省电力公司 信息通信分公司，郑州 450052
【目的】为了更好地支撑特高压（UHV）站点基建管控和智能运检业务需求，国内首次将第五代移动通信技术（5G）用于UHV换流站基建现场。
【方法】在实现豫南站5G网络全覆盖的基础上，搭建5G虚拟专网，部署移动边缘计算（MEC）云平台。充分考虑前期基建和后期运行的需求，将智能基建工地与后期智慧换流站同步衔接，依托5G优势，融合人工智能（AI）等技术，实现了UHV基建施工现场各类数据的实时采集、统一汇聚。提供了UHV基建的远程视频监控、工程监控预警、基建现场全景呈现、安全隐患识别和专家远程辅助指导等多功能场景的5G解决方案。组织开展了智慧工地、智能巡检和智能管控类5G系列应用，开展了5G网络适配性测试。
【结果】文章为豫南换流站业务应用提供了灵活、大带宽和高速率的5G通信手段。有效赋能了UHV换流站内各项业务需求，验证了5G对UHV建设与巡检类业务的承载能力，提升了管理效率，降低了运维成本。
【结论】5G在UHV豫南换流站的成功应用，提供了5G+能源互联网的典型UHV变电站解决方案，验证了5G在电力行业的可行性，推动了5G在电力场景的深化应用。
第五代移动通信技术 特高压 虚拟专网 智慧工地 智能巡检 5G UHV virtual private network smart construction site intelligent inspection 光通信研究
2024, 50(2): 22007101
Author Affiliations
Abstract
1 National Mobile Communication Research Laboratory, Southeast University, Nanjing 211189, China
2 Purple Mountain Laboratories, Nanjing 211111, China
3 Chengdu Xphased Technology Company Ltd., Chengdu 610041, China
This article presents an 8-element dual-polarized phased-array transceiver (TRX) front-end IC for millimeter-wave (mm-Wave) 5G new radio (NR). Power enhancement technologies for power amplifiers (PA) in mm-Wave 5G phased-array TRX are discussed. A four-stage wideband high-power class-AB PA with distributed-active-transformer (DAT) power combining and multi-stage second-harmonic traps is proposed, ensuring the mitigated amplitude-to-phase (AM-PM) distortions across wide carrier frequencies without degrading transmitting (TX) power, gain and efficiency. TX and receiving (RX) switching is achieved by a matching network co-designed on-chip T/R switch. In each TRX element, 6-bit 360° phase shifting and 6-bit 31.5-dB gain tuning are respectively achieved by the digital-controlled vector-modulated phase shifter (VMPS) and differential attenuator (ATT). Fabricated in 65-nm bulk complementary metal oxide semiconductor (CMOS), the proposed TRX demonstrates the measured peak TX/RX gains of 25.5/21.3 dB, covering the 24?29.5 GHz band. The measured peak TX OP1dB and power-added efficiency (PAE) are 20.8 dBm and 21.1%, respectively. The measured minimum RX NF is 4.1 dB. The TRX achieves an output power of 11.0?12.4 dBm and error vector magnitude (EVM) of 5% with 400-MHz 5G NR FR2 OFDM 64-QAM signals across 24?29.5 GHz, covering 3GPP 5G NR FR2 operating bands of n257, n258, and n261.
fifth-generation (5G) power amplifier millimeter-wave transceiver phased-array Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012201
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 生态环境部核与辐射安全中心，北京 102488
3 国家无线电监测中心检测中心，北京 100041
基于5G 基站前向功率控制和波束赋形等关键技术，设计单用户情况下5G 基站电磁辐射测试方案。该方案根据电磁辐射功率密度随着距离平方减小的规律布点，可以在一定程度上提高宏基站测试效率。对本文所提监测方案进行现场实测，监测结果远小于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)标准限值，表明5G 基站电磁辐射水平总体可控。利用高频结构仿真器(HFSS)设计5G 基站天线模型获取大规模多输入多输出(MIMO)天线阵方向图，基于实际场景电磁参数分析搭建场景，通过射线追踪算法对5G 基站的电磁辐射进行预测。预测与监测结果相比误差不大，证明预测方法可靠。
5G 基站 电磁辐射 测试方案 射线追踪 5G base station electromagnetic radiation test scheme ray tracing 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 826
1 青岛大学 电子信息学院
2 青岛大学 物理科学学院, 山东青岛 266071
设计了一种适用于 2G/3G/4G/5G移动通信的小型宽带 ±45 °双极化基站天线。该天线由 2对偶极子辐射片、2条微带馈线和 1块反射板组成, 辐射臂和微带馈线采用双面印刷工艺印刷在 0.8 mm厚的 FR4板, 并固定放置于开有圆形槽的反射板上。对天线实物进行加工测试, 测试结果表明, 端口 1工作频段为 1.82~3.60 GHz, 端口 2工作频段为 1.64~3.41 GHz; 工作频段内, 反射系数小于-10 dB, 端口隔离度优于 18 dB; 交叉极化比在视轴方向大于 17 dB, ±60 °方向大于 15 dB; 半功率波束 65 °左右, 前后比优于 18 dB, 测试和仿真结果较吻合。所设计天线带宽宽, 尺寸小, 且制作工艺简单, 成本低廉, 适合批量生产, 应用于 5G移动通信基站中。
基站天线 5G天线 双极化天线 宽带天线 小型天线 base station antenna 5G antenna dual-polarized antenna broadband antenna miniaturized antenna 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 921
1 桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林 541004
2 桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林 541004 桂林电子科技大学卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心广西桂林 541004
随着低空空域开放和无人机等航空技术的发展, 对城市或郊区等电磁频谱紧张的区域开展低空目标探测愈发重要, 采用 5G信号作为机会照射源的外辐射源雷达在该领域展现出了广阔的应用前景。相比 4G网络, 5G波形方案的实现细节发生了本质的改变, 因此基于不同外辐射源信号的模糊函数也存在较大差异, 而现有文献对基于 5G信号的外辐射源雷达模糊函数的相关研究仍然较为缺乏。本文从信号的基本结构入手, 采用对比分析的方法, 从理论上对 5G信号和 4G信号在帧结构及物理资源结构等方面存在的差异进行了详细对比; 搭建了系统仿真模型, 并对基于 5G信号的外辐射源雷达的模糊函数进行了仿真实验; 最后, 针对模糊函数中的各类副峰, 分析了该模糊副峰产生的原因以及可能对信号探测性能造成的影响, 并对部分副峰的抑制方式进行简单阐述。该文为基于 5G信号的外辐射源雷达副峰的抑制提供了新的思路和方向。
外辐射源雷达 5G新空口 模糊函数 模糊副峰 passive bistatic radar 5G New Radio (NR) ambiguity function ambiguity sidelobes 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1333
面对城市低空复杂的电磁环境, 无人机在运行过程中GNSS信号极易受到干扰, 导致定位不准。为提高无人机定位精度, 提出一种基于扩展卡尔曼滤波的数据融合方法, 该方法在惯性导航系统的基础上, 与基于5G信号的三维定位相融合, 并对惯性导航误差进行修正。软件仿真表明, 该方法在缺少有效GNSS信号的情况下将姿态误差和位置误差控制在一定的范围内, 提高了无人机的定位精度, 视距下的平均位置误差为16.6 cm, 相比于融合前定位精度提升了49.7%, 使得无人机具有长时间较高定位精度, 具有一定的工程实用性。
无人机 组合定位 扩展卡尔曼滤波 UAV combined positioning extended Kalman filtering 5G 5G
1 武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 43007
2 武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 430072
设计了一种双宽带毫米波低噪声放大器。该低噪声放大器可通过射频开关对无源电感重新配置, 使其可以分别工作在中心频率为28 GHz和32 GHz的频段下, 适用于5G毫米波通信。该可重构低噪声放大器基于55 nm CMOS工艺设计。后仿真结果表明, 该可重构低噪声放大器在控制电压(Vs)为0 V的情况下, 在中心频率为28 GHz时, 增益为23 dB, 输入1 dB压缩点为-54 dBm; 在-3 dB带宽261~322 GHz(61 GHz)内, 噪声系数为41~44 dB; 在Vs为12 V的情况下, 在中心频率变为32 GHz时, 增益为20 dB, 输入1 dB压缩点为-75 dBm; 在-3 dB带宽28~34 GHz(6 GHz)内, 噪声系数为44~47 dB。芯片面积为070×055 mm2, 在12 V的电源电压下功耗为252 mW。
低噪声放大器 5G毫米波 可重构 宽带 low noise amplifier 5G millimeter-wave CMOS CMOS reconfigurable wideband
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 镇江南京邮电大学研究院, 江苏 镇江 212002
3 中科芯集成电路有限公司, 江苏 无锡 241000
基于GaN工艺设计了一款饱和输出功率为44 dBm、功率回退为9 dB的非对称 Doherty功率放大器。为了提高增益, 在Doherty功率放大器前方增加驱动级。通过对主放大器的输出匹配电路进行阻抗匹配优化设计, 去掉λ/4阻抗变换线; 辅助功放输出阻抗采用RC网络等效代替, 控制输出匹配电路相位为0°, 确保关断时为高阻状态; 合路点的最佳阻抗直接选取50 Ω, 从而去掉λ/4阻抗变换线。芯片仿真结果表明, 在33~36 GHz时, Doherty功率放大器的饱和输出功率达到44 dBm以上, 功率增益达到25 dB以上, 功率附加效率(PAE)达到50%以上; 功率回退为9 dB时, PAE达到347%以上。Doherty功率放大器的版图尺寸为34 mm*33 mm, 驱动级功率放大器的版图尺寸为15 mm*17 mm。
Doherty功率放大器 非对称 Doherty power amplifier asymmetric GaN GaN MMIC MMIC 5G 5G
强激光与粒子束
2023, 35(10): 103003
