Una antenna fra due robot

Nuova ricerca del NIST sul sistema 5G

Ricercatori del NIST hanno sviluppato un nuovo sistema basato su due bracci robot che servirà come posizionamento automatico per l’antenna del 5G wireless.

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Qui su Ultima Voce ci siamo già occupati del sistema 5G, che secondo l’Associazione Medici per l’Ambiente aumenterebbe i livelli di elettrosmog. Ad ogni modo, giunge oggi una notizia dal National Institute of Standards and Technology (NIST) di un nuovo sistema automatico per il posizionamento della antenna. Il sistema si chiama Large Antenna Positioning System (LAPS), e ha due bracci robotici progettati per posizionare antenne “intelligenti” o adattabili. Queste possono essere montate su stazioni base che gestiscono i segnali da e verso un numero enorme di dispositivi.

Il futuro della comunicazione

I futuri sistemi 5G funzioneranno a frequenze più elevate e offriranno oltre 100 volte la capacità di trasporto dati dei telefoni cellulari di oggi. Tutto questo mentre collegano miliardi di utenti mobili a banda larga in ambienti di segnali complessi e affollati. Tra le sue numerose funzionalità speciali, il LAPS può testare le trasmissioni da e verso le antenne situate su dispositivi mobili ad alta velocità. Ciò richiederà il coordinamento tra i tempi dei segnali di comunicazione e il movimento dei robot.

Ha detto l’ingegnere elettronico del NIST Jeff Guerrieri:

“Le misure dei segnali delle antenne sono di grande utilità per la robotica. I bracci robotici permettono un posizionamento dell’antenna che sarebbe limitato nei sistemi di misura convenzionali.”

I ricercatori del NIST stanno ancora validando le prestazioni del LAPS e stanno iniziando a introdurlo nell’industria. Il sistema è stato presentato in una conferenza europea la scorsa settimana.

I dispositivi mobili odierni come i cellulari e i sistemi Wi-Fi operano principalmente a frequenze inferiori a 3 gigahertz (GHz). Una zona piuttosto affollata dello spettro elettromagnetico. Le comunicazioni mobili di nuova generazione stanno iniziando a utilizzare le bande di frequenza più vicine a lunghezze d’onda millimetriche (30-300 GHz). Ma questi segnali sono spesso distorti e più soggetti a barriere fisiche come muri o edifici. Le soluzioni includeranno gruppi di antenne trasmittenti da decine a centinaia di elementi che focalizzano la potenza dell’antenna in un raggio orientabile in grado di tracciare i dispositivi mobili.



Fra le braccia dei robot

Per decenni, il NIST è stato pioniere nella sperimentazione di antenne di alto livello per radar, aerei, comunicazioni e satelliti. Ora, il LAPS contribuirà a favorire lo sviluppo di sistemi 5G wireless e di condivisione dello spettro. Il sistema a doppio robot aiuterà anche i ricercatori a comprendere i problemi di interferenza creati dalla sempre crescente densità del segnale.

Il prossimo progetto si chiama CROMMA (Configurable Robotic Millimeter-Wave Antenna), dotato di un unico braccio robotico. CROMMA, sviluppato da NIST, diventerà uno strumento popolare per le misurazioni di antenne ad alta frequenza. Le aziende che integrano i sistemi di misurazione di antenne stanno iniziando a utilizzare bracci robotici nelle loro linee di prodotti, facilitando il trasferimento di questa tecnologia a società come la Boeing Co.

CROMMA può misurare solo antenne fisicamente piccole. Il NIST ha sviluppato il concetto LAPS di un sistema a doppio braccio robotizzato, un robot in una posizione fissa e l’altro montato su un grande scivolo lineare per ospitare antenne e stazioni base più grandi. Il sistema è stato progettato e installato da NSI-MI Technologies. Il LAPS ha anche un’unità di sicurezza, incluso un radar progettato per prevenire le collisioni di robot e antenne all’interno dell’ambiente circostante e per proteggere gli operatori.



Drizzate le antenne!

Le capacità di misurazione di LAPS per i sistemi 5G includono geometrie di scansione flessibili; tracciamento dei raggi dei dispositivi mobili; maggiore precisione e ripetibilità nelle misurazioni mobili.

Il LAPS ha sostituito gli scanner convenzionali di NIST e sarà utilizzato per eseguire misurazioni near-field delle proprietà dell’antenna di base per aziende aerospaziali e satellitari che richiedono calibrazioni precise e verifica delle prestazioni. La tecnica near-field misura il segnale irradiato molto vicino all’antenna in un ambiente controllato e, utilizzando algoritmi matematici sviluppati al NIST, calcola le prestazioni dell’antenna alla sua distanza operativa, nota come campo lontano.

Ma l’obiettivo finale del LAPS è quello di eseguire test dinamici e “over-the-air” dei futuri sistemi di comunicazione 5G. I test iniziali dimostrano che il funzionamento meccanico di base del LAPS rientra nelle tolleranze di progettazione specificate per i test fissi e in movimento ad almeno 30 GHz. I test finali sono ancora in corso.

Roberto Bovolenta

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