1999年上映的神片《黑客帝國》中人類的未來被矩陣智能系統完全控制。當時觀眾并不曾料想二十年后的今天機器人已經開始進入家庭、餐廳和車間。人工智能可以分分鐘滅掉圍棋世界冠軍。在常人所無暇顧及的天線測試領域,機器人也正在掀起一場革命。
圖片1.黑客帝國(圖片來自網絡)
2011年NIST(美國國家標準與技術研究院,以下簡稱NIST)科學家開始使用機器人在天線測試領域進行創新,以應對天線測試在毫米波通信、毫米波雷達時代面臨的種種挑戰。這些讓傳統天線測試系統疲于應對的挑戰來自方方面面,高頻率天線需要更高的測試定位精度(500GHz/15um定位精度),MASSIVE MIMO天線要求8收4發(中移動要求)同時配合波束掃描追蹤或者波束賦形,貼片天線要求進行自動化的高速在片天線測試。
為了應對這些挑戰,2015年NIST正式發布了名為CROMMA的一體化天線測試方案。
項目 | CROMMA |
機械臂 | 3自由度或者6自由度 |
工作頻率 | 50 GHz- 500 GHz |
定位精度 | 25um |
掃描區域/水平方向 | 2.5m直徑 |
掃描區域/垂直方向 | 4m |
探頭重量 | <35KG |
待測天線(AUT)重量 | <30KG |
轉臺 | 0.0001o |
激光定位器 |
2,592 × 1,944 CMOS FPA(3pcs) 12.5-mm焦距透鏡(3pcs) |
防撞系統 | 2D LIDAR |
平面近場 球面近場 柱面近場 |
一體化設計 |
CROMMA的出現讓傳統天線測試巨頭開始變得坐立不安,除了緊縮場外機器人測試方案幾乎顛覆了整個平面近場測試系統。2016年合并成立的天線巨頭NSI-MI隨即跟風推出了類似機器人的測試系統RAMS,測試天線的尺寸達到2.4米x1.2米,AUT重量可達4.5噸。已經具備為星載和地面大型天線提供機器人近場測試的所有條件。而波音這樣的巨頭也開始從傳統的三個獨立平面近場測試環境轉向ALL IN ONE的全新機器人天線測試系統。
圖片2. CROMMA系統(圖片來自NIST)
隨著5G通訊的日益臨近,NIST沒有停下前進的腳步。今年推出了為5G天線專門定制的雙機器人測試系統LAPS。該系統可以模擬5G通訊中,高速通訊(車-基站)、短距通訊、大容量通訊、波束掃描追蹤等多種場景。機器人已將傳統的近場測試系統整合為動態的、按需而變的全新天線測試平臺。
圖片3. LAPS系統(圖片來自NIST)
上個世紀60年,大多數的天線測量仍采用遠場測量方法。需要花費數月的時間和不菲的代價在數十公里的距離完成一次測試。1967年NIST推出的近場測量法將大多數的天線測量轉移到微波暗室內完成,測試所需的人力物力時間均斷崖式下降。
如果說五十年前,技術革命將天線測試從室外搬進了室內。那五十年后,技術創新又將把天線近場測試從科學家手中交給機器人。
這次讓我們以驚悚片的方式收尾。
我們并不知道技術創新的終點在哪里,但我們似乎看了黑客帝國中矩陣智能系統的身影。
圖片4.1967年NIST搭建的首套近場測試系統(圖片來自NIST)
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