兩個(gè)機(jī)器人優(yōu)于一個(gè) 5G天線測(cè)量研究

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員繼續(xù)開拓新的天線測(cè)量方法，這次是針對(duì)未來(lái)的5G無(wú)線通信系統(tǒng)。NIST的新型大型天線定位系統(tǒng)(LAPS)具有兩個(gè)機(jī)械臂，用于定位“智能”或自適應(yīng)天線，可安裝在處理來(lái)自大量設(shè)備的信號(hào)的基站上。未來(lái)的5G系統(tǒng)將以更高的頻率運(yùn)行，提供當(dāng)今手機(jī)數(shù)據(jù)承載能力的100倍以上，同時(shí)在復(fù)雜，擁擠的信號(hào)環(huán)境中連接數(shù)十億移動(dòng)寬帶用戶。

在其眾多特殊功能中，LAPS可以測(cè)試往返于快速移動(dòng)的移動(dòng)設(shè)備上的天線的傳輸，這需要在通信信號(hào)的定時(shí)和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。

“天線信號(hào)的測(cè)量對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的用途，”NIST電子工程師Jeff Guerrieri說(shuō)。“機(jī)器人手臂提供的天線定位會(huì)受到傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)的限制。”

NIST的研究人員仍在驗(yàn)證LAPS的性能，現(xiàn)在才開始將其引入工業(yè)領(lǐng)域。上周在歐洲會(huì)議上描述了該系統(tǒng)。

今天的移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)，消費(fèi)者Wi-Fi系統(tǒng)和公共安全無(wú)線電，大多數(shù)工作頻率低于3千兆赫(GHz)，這是頻譜的一部分。下一代移動(dòng)通信開始使用毫米波長(zhǎng)(30-300 GHz)的更開放的頻段，但這些信號(hào)很容易失真，更容易受到墻壁或建筑物等物理障礙的影響。解決方案將包括具有數(shù)十到數(shù)百個(gè)元件的發(fā)射器天線陣列，這些元件將天線功率聚焦到可以跟蹤移動(dòng)設(shè)備的可控波束中。

幾十年來(lái)，NIST率先開發(fā)了用于雷達(dá)，飛機(jī)，通信和衛(wèi)星的高端天線測(cè)試。現(xiàn)在，LAPS將有助于促進(jìn)5G無(wú)線和頻譜共享系統(tǒng)的發(fā)展。雙機(jī)器人系統(tǒng)還將幫助研究人員了解不斷增加的信號(hào)密度所帶來(lái)的干擾問(wèn)題。

新設(shè)施是下一代NIST的可配置機(jī)器人毫米波天線(CROMMA)設(shè)施，它有一個(gè)機(jī)械臂。在NIST開發(fā)的CROMMA已成為高頻天線測(cè)量的流行工具。整合傳統(tǒng)天線測(cè)量系統(tǒng)的公司開始在其產(chǎn)品線中使用機(jī)械臂，便于將此技術(shù)轉(zhuǎn)讓給波音公司等公司。

CROMMA只能測(cè)量物理上小的天線。NIST開發(fā)了雙機(jī)械臂系統(tǒng)的LAPS概念，一個(gè)機(jī)器人處于固定位置，另一個(gè)安裝在大型線性軌道滑軌上，以容納更大的天線和基站。該系統(tǒng)由NSI-MI Technologies設(shè)計(jì)和安裝。LAPS還有一個(gè)安全裝置，包括用于防止機(jī)器人和天線在周圍環(huán)境中發(fā)生碰撞的雷達(dá)，以及保護(hù)操作員。

LAPS針對(duì)5G系統(tǒng)的測(cè)量功能包括靈活的掃描幾何結(jié)構(gòu)，移動(dòng)設(shè)備的光束跟蹤以及移動(dòng)測(cè)量中的更高精度和可重復(fù)性。

LAPS取代了NIST的傳統(tǒng)掃描儀，將用于對(duì)需要精確校準(zhǔn)和性能驗(yàn)證的航空航天和衛(wèi)星公司進(jìn)行基本天線屬性的近場(chǎng)測(cè)量。近場(chǎng)技術(shù)在受控環(huán)境中測(cè)量非常靠近天線的輻射信號(hào)，并使用NIST開發(fā)的數(shù)學(xué)算法計(jì)算天線在其工作距離(稱為遠(yuǎn)場(chǎng))的性能。

但LAPS的最終目標(biāo)是對(duì)未來(lái)的5G通信系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無(wú)線測(cè)試。初步驗(yàn)證表明，LAPS的基本機(jī)械操作在靜止和移動(dòng)測(cè)試至少30 GHz的指定設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)。最終驗(yàn)證正在進(jìn)行中。