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两个机器人优于一个 5G天线测量研究

2019-07-05 11:04:57 来源:

美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员继续开拓新的天线测量方法,这次是针对未来的5G无线通信系统。NIST的新型大型天线定位系统(LAPS)具有两个机械臂,用于定位“智能”或自适应天线,可安装在处理来自大量设备的信号的基站上。未来的5G系统将以更高的频率运行,提供当今手机数据承载能力的100倍以上,同时在复杂,拥挤的信号环境中连接数十亿移动宽带用户。

在其众多特殊功能中,LAPS可以测试往返于快速移动的移动设备上的天线的传输,这需要在通信信号的定时和机器人运动之间进行协调。

“天线信号的测量对于机器人来说是一个很好的用途,”NIST电子工程师Jeff Guerrieri说。“机器人手臂提供的天线定位会受到传统测量系统的限制。”

NIST的研究人员仍在验证LAPS的性能,现在才开始将其引入工业领域。上周在欧洲会议上描述了该系统。

今天的移动设备,如手机,消费者Wi-Fi系统和公共安全无线电,大多数工作频率低于3千兆赫(GHz),这是频谱的一部分。下一代移动通信开始使用毫米波长(30-300 GHz)的更开放的频段,但这些信号很容易失真,更容易受到墙壁或建筑物等物理障碍的影响。解决方案将包括具有数十到数百个元件的发射器天线阵列,这些元件将天线功率聚焦到可以跟踪移动设备的可控波束中。

几十年来,NIST率先开发了用于雷达,飞机,通信和卫星的高端天线测试。现在,LAPS将有助于促进5G无线和频谱共享系统的发展。双机器人系统还将帮助研究人员了解不断增加的信号密度所带来的干扰问题。

新设施是下一代NIST的可配置机器人毫米波天线(CROMMA)设施,它有一个机械臂。在NIST开发的CROMMA已成为高频天线测量的流行工具。整合传统天线测量系统的公司开始在其产品线中使用机械臂,便于将此技术转让给波音公司等公司。

CROMMA只能测量物理上小的天线。NIST开发了双机械臂系统的LAPS概念,一个机器人处于固定位置,另一个安装在大型线性轨道滑轨上,以容纳更大的天线和基站。该系统由NSI-MI Technologies设计和安装。LAPS还有一个安全装置,包括用于防止机器人和天线在周围环境中发生碰撞的雷达,以及保护操作员。

LAPS针对5G系统的测量功能包括灵活的扫描几何结构,移动设备的光束跟踪以及移动测量中的更高精度和可重复性。

LAPS取代了NIST的传统扫描仪,将用于对需要精确校准和性能验证的航空航天和卫星公司进行基本天线属性的近场测量。近场技术在受控环境中测量非常靠近天线的辐射信号,并使用NIST开发的数学算法计算天线在其工作距离(称为远场)的性能。

但LAPS的最终目标是对未来的5G通信系统进行动态的无线测试。初步验证表明,LAPS的基本机械操作在静止和移动测试至少30 GHz的指定设计公差范围内。最终验证正在进行中。

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