Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) continúan siendo pioneros en nuevos métodos de medición de antenas, esta vez para los futuros sistemas de comunicaciones inalámbricas 5G.

El nuevo Sistema de posicionamiento de antenas grandes (LAPS) del NIST tiene dos brazos robóticos diseñados para colocar antenas "inteligentes" o adaptables, que se puede montar en estaciones base que manejan señales hacia y desde una gran cantidad de dispositivos. Los futuros sistemas 5G operarán a frecuencias más altas y ofrecerán más de 100 veces la capacidad de transporte de datos de los teléfonos celulares actuales. mientras conecta a miles de millones de usuarios de banda ancha móvil en complejos, entornos de señal abarrotados.

Entre sus muchas capacidades especiales, el LAPS puede probar transmisiones hacia y desde antenas ubicadas en dispositivos móviles de rápido movimiento, lo que requiere coordinación entre la sincronización de las señales de comunicación y el movimiento del robot.

"Las mediciones de señales de antena son un gran uso para la robótica, "El ingeniero electrónico del NIST, Jeff Guerrieri, dijo:" Los brazos robóticos proporcionan un posicionamiento de la antena que estaría limitado por los sistemas de medición convencionales ".

Los investigadores del NIST todavía están validando el desempeño del LAPS y recién ahora están comenzando a introducirlo en la industria. El sistema fue descrito en una conferencia europea la semana pasada.

Los dispositivos móviles de hoy, como los teléfonos móviles, Los sistemas Wi-Fi de consumo y las radios de seguridad pública funcionan principalmente a frecuencias inferiores a 3 gigahercios (GHz), una parte abarrotada del espectro. Las comunicaciones móviles de próxima generación están comenzando a utilizar las bandas de frecuencia más abiertas en longitudes de onda milimétricas (30-300 GHz), pero estas señales se distorsionan fácilmente y es más probable que se vean afectadas por barreras físicas como muros o edificios. Las soluciones incluirán conjuntos de antenas transmisoras con decenas a cientos de elementos que enfocan la potencia de la antena en un haz orientable que puede rastrear dispositivos móviles.

Por décadas, NIST ha sido pionero en pruebas de antenas de alta gama para radar, aeronave, comunicaciones y satélites. Ahora, el LAPS ayudará a fomentar el desarrollo de sistemas 5G inalámbricos y de uso compartido de espectro. El sistema de doble robot también ayudará a los investigadores a comprender los problemas de interferencia creados por la densidad de señal cada vez mayor.

La nueva instalación es la próxima generación de la instalación de Antena Robótica de Onda Milimétrica Configurable (CROMMA) del NIST, que tiene un solo brazo robótico. CROMMA, desarrollado en NIST, se ha convertido en una herramienta popular para las mediciones de antenas de alta frecuencia. Las empresas que integran sistemas de medición de antenas heredados están comenzando a utilizar brazos robóticos en sus líneas de productos, facilitando la transferencia de esta tecnología a empresas como The Boeing Co.

CROMMA solo puede medir antenas físicamente pequeñas. NIST desarrolló el concepto LAPS de un sistema de brazo robótico dual, un robot en una posición fija y el otro montado en un deslizador de riel lineal grande para acomodar antenas y estaciones base más grandes. El sistema fue diseñado e instalado por NSI-MI Technologies. El LAPS también tiene una unidad de seguridad, incluido el radar diseñado para evitar colisiones de robots y antenas dentro del entorno circundante, y proteger a los operadores.

Las capacidades de medición de LAPS para sistemas 5G incluyen geometrías de escaneo flexibles, seguimiento del haz de dispositivos móviles y precisión y repetibilidad mejoradas en las mediciones móviles.

El LAPS ha reemplazado a los escáneres convencionales del NIST y se utilizará para realizar mediciones de campo cercano de las propiedades básicas de la antena para empresas aeroespaciales y de satélites que requieren calibraciones precisas y verificación del rendimiento. La técnica de campo cercano mide la señal radiada muy cerca de la antena en un entorno controlado y, utilizando algoritmos matemáticos desarrollados en NIST, calcula el rendimiento de la antena a su distancia operativa, conocido como el campo lejano.

Pero el objetivo final de los LAPS es lograr un rendimiento dinámico, pruebas por aire de los futuros sistemas de comunicación 5G. La validación inicial muestra que el funcionamiento mecánico básico del LAPS está dentro de las tolerancias de diseño especificadas para pruebas en movimiento y en reposo hasta al menos 30 GHz. La validación final está en curso.