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技术文章
 
天线近场测试的机器人时代
材料来源:美克锐科技张宇            录入时间:2018/5/29 15:26:06

1999年上映的神片《黑客帝国》中人类的未来被矩阵智能系统完全控制。当时观众并不曾料想二十年后的今天机器人已经开始进入家庭、餐厅和车间。人工智能可以分分钟灭掉围棋世界冠军。在常人所无暇顾及的天线测试领域,机器人也正在掀起一场革命。

2011年NIST(美国国家标准与技术研究院,以下简称NIST)科学家开始使用机器人在天线测试领域进行创新,以应对天线测试在毫米波通信、毫米波雷达时代面临的种种挑战。这些让传统天线测试系统疲于应对的挑战来自方方面面,高频率天线需要更高的测试定位精度(500GHz/15um定位精度),MASSIVE MIMO天线要求8收4发(中移动要求)同时配合波束扫描追踪或者波束赋形,贴片天线要求进行自动化的高速在片天线测试。

为了应对这些挑战,2015年NIST正式发布了名为CROMMA的一体化天线测试方案。

项目

CROMMA

机械臂

3自由度或者6自由度

工作频率

50 GHz-500 GHz

定位精度

25um

扫描区域/水平方向

2.5m直径

扫描区域/垂直方向

4m

探头重量

<35KG

待测天线重量

<30KG

转台

0.0001º

激光定位器

2,592×1,944 CMOS FPA(3pcs)

12.5-m焦距透镜(3pcs)

防撞系统

2D LIDAR

平面/球面/柱面近场

一体化设计

CROMMA的出现让传统天线测试巨头开始变得坐立不安,除了紧缩场外,机器人测试方案几乎颠覆了整个平面近场测试系统。2016年合并成立的天线巨头NSI-MI随即跟风推出了类似机器人的测试系统RAMS,测试天线的尺寸达到2.4米x1.2米,AUT重量可达4.5吨。已经具备为星载和地面大型天线提供机器人近场测试的所有条件。而波音这样的巨头也开始从传统的三个独立平面近场测试环境转向ALL IN ONE的全新机器人天线测试系统。

图1. CROMMA系统(图片来自NIST

随着5G通讯的日益临近,NIST没有停下前进的脚步。今年推出了为5G天线专门定制的双机器人测试系统LAPS. 该系统可以模拟5G通讯中,高速通讯(车-基站)、短距通讯、大容量通讯、波束扫描追踪等多种场景。机器人已将传统的近场测试系统整合为动态的、按需而变的全新天线测试平台。

图3. LAPS系统(图片来自NIST

上个世纪60年,大多数的天线测量仍采用远场测量方法。需要花费数月的时间和不菲的代价在数十公里的距离完成一次测试。1967年NIST推出的近场测量法将大多数的天线测量转移到微波暗室内完成,测试所需的人力物力时间均断崖式下降。

如果说五十年前,技术革命将天线测试从室外搬进了室内。那五十年后,技术创新又将把天线近场测试从科学家手中交给机器人。

这次让我们以惊悚片的方式收尾。

我们并不知道技术创新的终点在哪里,但我们似乎看了黑客帝国中矩阵智能系统的身影。


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