兩個機器人優(yōu)于一個 5G天線測量研究

美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員繼續(xù)開拓新的天線測量方法，這次是針對未來的5G無線通信系統(tǒng)。NIST的新型大型天線定位系統(tǒng)(LAPS)具有兩個機械臂，用于定位“智能”或自適應(yīng)天線，可安裝在處理來自大量設(shè)備的信號的基站上。未來的5G系統(tǒng)將以更高的頻率運行，提供當(dāng)今手機數(shù)據(jù)承載能力的100倍以上，同時在復(fù)雜，擁擠的信號環(huán)境中連接數(shù)十億移動寬帶用戶。

在其眾多特殊功能中，LAPS可以測試往返于快速移動的移動設(shè)備上的天線的傳輸，這需要在通信信號的定時和機器人運動之間進行協(xié)調(diào)。

“天線信號的測量對于機器人來說是一個很好的用途，”NIST電子工程師Jeff Guerrieri說。“機器人手臂提供的天線定位會受到傳統(tǒng)測量系統(tǒng)的限制。”

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

今天的移動設(shè)備，如手機，消費者Wi-Fi系統(tǒng)和公共安全無線電，大多數(shù)工作頻率低于3千兆赫(GHz)，這是頻譜的一部分。下一代移動通信開始使用毫米波長(30-300 GHz)的更開放的頻段，但這些信號很容易失真，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設(shè)備的可控波束中。

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

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

CROMMA只能測量物理上小的天線。NIST開發(fā)了雙機械臂系統(tǒng)的LAPS概念，一個機器人處于固定位置，另一個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)計和安裝。LAPS還有一個安全裝置，包括用于防止機器人和天線在周圍環(huán)境中發(fā)生碰撞的雷達，以及保護操作員。

LAPS針對5G系統(tǒng)的測量功能包括靈活的掃描幾何結(jié)構(gòu)，移動設(shè)備的光束跟蹤以及移動測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，將用于對需要精確校準和性能驗證的航空航天和衛(wèi)星公司進行基本天線屬性的近場測量。近場技術(shù)在受控環(huán)境中測量非?？拷炀€的輻射信號，并使用NIST開發(fā)的數(shù)學(xué)算法計算天線在其工作距離(稱為遠場)的性能。

但LAPS的最終目標是對未來的5G通信系統(tǒng)進行動態(tài)的無線測試。初步驗證表明，LAPS的基本機械操作在靜止和移動測試至少30 GHz的指定設(shè)計公差范圍內(nèi)。最終驗證正在進行中。