To robotter er bedre end én til NISTs 5G-antennemålingsforskning

Forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) fortsætter med at bane vejen for nye antennemålingsmetoder, denne gang til fremtidige 5G trådløse kommunikationssystemer.

NISTs nye Large Antenna Positioning System (LAPS) har to robotarme designet til at placere "smarte" eller tilpasningsdygtige antenner, som kan monteres på basestationer, der håndterer signaler til og fra et enormt antal enheder. Fremtidige 5G-systemer vil fungere ved højere frekvenser og tilbyde mere end 100 gange databærekapaciteten af ​​nutidens mobiltelefoner, mens de forbinder milliarder af mobilbredbåndsbrugere i komplekse, overfyldte signalmiljøer.

Blandt dens mange specielle egenskaber, LAPS kan teste transmissioner til og fra antenner placeret på mobilenheder i hurtig bevægelse, hvilket kræver koordinering mellem timingen af ​​kommunikationssignaler og robotbevægelse.

"Målinger af antennesignaler er en stor brug for robotteknologi, " NIST elektronikingeniør Jeff Guerrieri sagde. "Robotarmene giver antennepositionering, der ville være begrænset af konventionelle målesystemer."

NIST-forskere validerer stadig LAPS'ens ydeevne og er lige nu begyndt at introducere det til industrien. Systemet blev beskrevet på en europæisk konference i sidste uge.

Nutidens mobile enheder såsom mobiltelefoner, forbruger-Wi-Fi-systemer og offentlige sikkerhedsradioer fungerer for det meste ved frekvenser under 3 gigahertz (GHz), en overfyldt del af spektret. Næste generations mobilkommunikation begynder at bruge de mere åbne frekvensbånd ved millimeterbølgelængder (30-300 GHz), men disse signaler er let forvrænget og mere tilbøjelige til at blive påvirket af fysiske barrierer såsom mure eller bygninger. Løsningerne vil omfatte senderantennearrays med snesevis til hundredvis af elementer, der fokuserer antennekraften til en styrbar stråle, der kan spore mobile enheder.

I årtier, NIST har været banebrydende i test af avancerede antenner til radar, fly, kommunikation og satellitter. Nu, LAPS vil hjælpe med at fremme udviklingen af ​​5G trådløse og spektrum-delingssystemer. Dual-robot-systemet vil også hjælpe forskere med at forstå de interferensproblemer, der skabes af den stadigt stigende signaltæthed.

Den nye facilitet er den næste generation af NISTs konfigurerbare robotmillimeterbølgeantenne (CROMMA) facilitet, som har en enkelt robotarm. CROMMA, udviklet på NIST, er blevet et populært værktøj til højfrekvente antennemålinger. Virksomheder, der integrerer ældre antennemålesystemer, begynder at bruge robotarme i deres produktlinjer, lette overførslen af ​​denne teknologi til virksomheder som The Boeing Co.

CROMMA kan kun måle fysisk små antenner. NIST udviklede LAPS-konceptet for et dobbelt robotarmsystem, den ene robot i en fast position og den anden monteret på en stor lineær skinneskyder til at rumme større antenner og basestationer. Systemet er designet og installeret af NSI-MI Technologies. LAPS har også en sikkerhedsenhed, inklusive radar designet til at forhindre kollisioner af robotter og antenner i det omgivende miljø, og for at beskytte operatører.

LAPS' målemuligheder for 5G-systemer omfatter fleksible scanningsgeometrier, strålesporing af mobile enheder og forbedret nøjagtighed og repeterbarhed i mobile målinger.

LAPS har erstattet NISTs konventionelle scannere og vil blive brugt til at udføre nærfeltsmåling af grundlæggende antenneegenskaber for rumfarts- og satellitvirksomheder, der kræver præcise kalibreringer og ydeevneverifikation. Nærfeltsteknikken måler det udstrålede signal meget tæt på antennen i et kontrolleret miljø og, ved hjælp af matematiske algoritmer udviklet på NIST, beregner antennens ydeevne ved dens driftsafstand, kendt som det fjerne felt.

Men det ultimative mål for LAPS er at præstere dynamisk, over-the-air test af fremtidige 5G-kommunikationssystemer. Indledende validering viser, at grundlæggende mekanisk drift af LAPS er inden for de specificerede designtolerancer for stillestående og bevægelige tests til mindst 30 GHz. Den endelige validering er i gang.