大规模多进多出(Massive Multiple-Input and Multiple-Output,Massive MIMO)阵列天线技术被3GPP(3rd Generation Partnership Project)定义为第五代(5G)移动通信系统最核心的技术之一。就Massive MIMO阵列天线而言,如何将动辄含有几十甚至几百个阵元的天线阵列应用到5G规模化网络中,面临着低剖面、低重量、低成本(三低)等诸多技术挑战。“三低”要求也是Massive MIMO阵列天线在5G建设中应用探索的难点和热点。为了解决“三低”的问题,本文提出了一种新的天线振子设计方案。通过高频结构仿真(High Frequency Structure Simulator,HFSS)软件仿真了天线振子的性能;用MATLAB软件模拟了波束成形(Beamforming)方向图;并加工了样机,测试了阵元和阵列的各项参数。主要创新点和工作如下:(1)采用塑料注塑并部分电镀工艺制作的多层贴片(Stacked Patch)天线振子,降低天线高度、重量和成本。贴片天线特别适合在5G通信设备中与射频拉远单元(Remote Radio Unit,RRU)进行一体化集成,实现低剖面的有源天线单元(Active Antenna Unit,AAU)结构。对于低重量的要求,摒弃在贴片天线中经常使用的多层印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)结构,单元重量相比PCB材料减少35%。(2)用MATLAB软件编写了波束成形模拟算法。此算法可以基于仿真或实际测试的单列方向图数据,模拟出多列阵列天线的波束成形方向图。它可以辅助研究人员设计Massive MIMO天线,也有助于工程人员做无线网络的规划和优化。(3)研制了一套工作在3GPP定义的FR1频率范围的n41子频段(2496~2690MHz)的Massive MIMO阵列天线。在大型天线方向图室内近场测试系统中,进行了单元波束和合成波束方向图的测试。基于以上创新点和工作,本文设计的5G大规模多进多出阵列天线技术方案能够满足5G通信系统的性能要求。