Les chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) continuent de mettre au point de nouvelles méthodes de mesure d'antenne, cette fois pour les futurs systèmes de communication sans fil 5G.

Le nouveau système de positionnement à grande antenne (LAPS) du NIST dispose de deux bras robotiques conçus pour positionner des antennes « intelligentes » ou adaptables, qui peuvent être montés sur des stations de base qui gèrent les signaux vers et depuis un grand nombre d'appareils. Les futurs systèmes 5G fonctionneront à des fréquences plus élevées et offriront plus de 100 fois la capacité de transport de données des téléphones portables d'aujourd'hui, tout en connectant des milliards d'utilisateurs du haut débit mobile dans des complexes, environnements de signaux encombrés.

Parmi ses nombreuses capacités spéciales, le LAPS peut tester les transmissions vers et depuis des antennes situées sur des appareils mobiles rapides, ce qui nécessite une coordination entre la synchronisation des signaux de communication et le mouvement du robot.

"Les mesures des signaux d'antenne sont d'une grande utilité pour la robotique, " L'ingénieur en électronique du NIST, Jeff Guerrieri, a déclaré. " Les bras robotiques fournissent un positionnement d'antenne qui serait limité par les systèmes de mesure conventionnels. "

Les chercheurs du NIST continuent de valider les performances du LAPS et commencent tout juste à l'introduire dans l'industrie. Le système a été décrit lors d'une conférence européenne la semaine dernière.

Les appareils mobiles d'aujourd'hui tels que les téléphones portables, les systèmes Wi-Fi grand public et les radios de sécurité publique fonctionnent principalement à des fréquences inférieures à 3 gigahertz (GHz), une partie encombrée du spectre. Les communications mobiles de nouvelle génération commencent à utiliser les bandes de fréquences les plus ouvertes aux longueurs d'onde millimétriques (30-300 GHz), mais ces signaux sont facilement déformés et plus susceptibles d'être affectés par des barrières physiques telles que des murs ou des bâtiments. Les solutions comprendront des réseaux d'antennes émettrices avec des dizaines à des centaines d'éléments qui concentrent la puissance de l'antenne dans un faisceau orientable qui peut suivre les appareils mobiles.

Depuis des décennies, Le NIST a été le premier à tester des antennes haut de gamme pour radar, avion, télécommunications et satellites. Maintenant, le LAPS contribuera à favoriser le développement de systèmes sans fil 5G et de partage de spectre. Le système à double robot aidera également les chercheurs à comprendre les problèmes d'interférence créés par la densité de signal toujours croissante.

La nouvelle installation est la prochaine génération de l'installation d'antenne robotique à ondes millimétriques configurables (CROMMA) du NIST, qui a un seul bras robotique. CROMMA, développé au NIST, est devenu un outil populaire pour les mesures d'antenne à haute fréquence. Les entreprises qui intègrent des systèmes de mesure d'antennes existants commencent à utiliser des bras robotiques dans leurs gammes de produits, facilitant le transfert de cette technologie à des entreprises comme The Boeing Co.

CRMMA ne peut mesurer que des antennes physiquement petites. Le NIST a développé le concept LAPS d'un système à double bras robotique, un robot dans une position fixe et l'autre monté sur une grande glissière linéaire pour accueillir de plus grandes antennes et stations de base. Le système a été conçu et installé par NSI-MI Technologies. Le LAPS dispose également d'une unité de sécurité, y compris le radar conçu pour empêcher les collisions de robots et d'antennes dans l'environnement environnant, et protéger les opérateurs.

Les capacités de mesure du LAPS pour les systèmes 5G incluent des géométries de balayage flexibles, suivi du faisceau des appareils mobiles et amélioration de la précision et de la répétabilité des mesures mobiles.

Le LAPS a remplacé les scanners conventionnels du NIST et sera utilisé pour effectuer des mesures en champ proche des propriétés d'antenne de base pour les entreprises aérospatiales et satellitaires nécessitant des étalonnages précis et une vérification des performances. La technique du champ proche mesure le signal rayonné très près de l'antenne dans un environnement contrôlé et, en utilisant des algorithmes mathématiques développés au NIST, calcule les performances de l'antenne à sa distance de fonctionnement, connu sous le nom de champ lointain.

Mais le but ultime du LAPS est de réaliser des performances dynamiques, tests en direct des futurs systèmes de communication 5G. La validation initiale montre que le fonctionnement mécanique de base du LAPS se situe dans les tolérances de conception spécifiées pour les essais immobiles et mobiles à au moins 30 GHz. La validation finale est en cours.