Tecnologia

Dois robôs são melhores que um: pesquisa de medição de antenas 5G

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) continuam sendo pioneiros em novos métodos de medição de antenas, desta vez para futuros sistemas de comunicação sem fio 5G.

O novo Sistema de Posicionamento de Antena Grande (LAPS) do NIST tem dois braços robóticos projetados para posicionar antenas “inteligentes” ou adaptáveis, que podem ser montadas em estações base que lidam com sinais de e para um grande número de dispositivos. Os futuros sistemas 5G operarão em freqüências mais altas e oferecerão mais de 100 vezes a capacidade de transporte de dados dos telefones celulares atuais, enquanto conectam bilhões de usuários de banda larga móvel em ambientes de sinal complexos e lotados.

Entre suas muitas capacidades especiais, o LAPS pode testar transmissões de e para antenas localizadas em dispositivos móveis de movimento rápido, o que requer coordenação entre o tempo dos sinais de comunicação e o movimento do robô.

“Medições de sinais de antenas são de grande utilidade para a robótica”, disse Jeff Guerrieri, engenheiro eletrônico do NIST. “Os braços robóticos fornecem posicionamento de antena que seria limitado pelos sistemas de medição convencionais”.

Os pesquisadores do NIST ainda estão validando o desempenho do LAPS e só agora estão começando a apresentá-lo à indústria. O sistema foi descrito em uma conferência européia na semana passada.

Os dispositivos móveis de hoje, como telefones celulares, sistemas Wi-Fi de consumo e rádios de segurança pública, operam principalmente em freqüências abaixo de 3 gigahertz (GHz), uma parte congestionada do espectro. As comunicações móveis da próxima geração estão começando a usar as bandas de freqüência mais abertas em comprimentos de onda milimétricos (30-300 GHz), mas esses sinais são facilmente distorcidos e mais propensos a serem afetados por barreiras físicas, como paredes ou edifícios. As soluções incluirão matrizes de antenas transmissoras com dezenas a centenas de elementos que focalizam a potência da antena em um feixe direcionável que pode rastrear dispositivos móveis.

Por décadas, o NIST foi pioneiro no teste de antenas de ponta para radares, aeronaves, comunicações e satélites. Agora, o LAPS ajudará a promover o desenvolvimento de sistemas sem fio e de compartilhamento de espectro 5G. O sistema de robô duplo também ajudará os pesquisadores a entender os problemas de interferência criados pela crescente densidade de sinal.

A nova instalação é a próxima geração da Instalação de Antena de Onda Milimétrica Robotizada Configurável (CROMMA) da NIST, que possui um único braço robótico. O CROMMA, desenvolvido no NIST, tornou-se uma ferramenta popular para medições de antenas de alta frequência. As empresas que integram sistemas legados de medição de antenas estão começando a usar braços robóticos em suas linhas de produtos, facilitando a transferência dessa tecnologia para empresas como a The Boeing Co.

O CROMMA pode medir apenas antenas fisicamente pequenas. O NIST desenvolveu o conceito LAPS de um sistema de braço robótico duplo, um robô em uma posição fixa e o outro montado em um grande trilho linear para acomodar antenas e estações base maiores. O sistema foi projetado e instalado pela NSI-MI Technologies. O LAPS também possui uma unidade de segurança, incluindo radar projetado para evitar colisões de robôs e antenas no ambiente ao redor e para proteger os operadores.

Os recursos de medição do LAPS para sistemas 5G incluem geometrias de varredura flexíveis, rastreamento de feixe de dispositivos móveis e maior precisão e repetibilidade em medições móveis.

O LAPS substituiu os scanners convencionais do NIST e será usado para realizar medições de campo próximo de propriedades básicas de antenas para empresas aeroespaciais e de satélites, exigindo calibrações precisas e verificação de desempenho. A técnica de campo próximo mede o sinal radiado muito próximo da antena em um ambiente controlado e, usando algoritmos matemáticos desenvolvidos no NIST, calcula o desempenho da antena na sua distância de operação, conhecida como campo distante.

Mas o objetivo final para o LAPS é realizar testes dinâmicos, por via aérea, dos futuros sistemas de comunicação 5G. A validação inicial mostra que a operação mecânica básica do LAPS está dentro das tolerâncias de projeto especificadas para testes estáticos e em movimento para pelo menos 30 GHz. A validação final está em andamento.

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