Робот — фактически роботизированная рука того типа, который используется в производстве — будет использоваться для быстрого и точного измерения свойств антенн, используемых в передовых коммуникациях, дистанционном зондировании для прогнозирования погоды и мониторинга климата, системах визуализации и радарах.Исследователи NIST придумали идею роботизированной руки в 2011 году как средство удовлетворения требований, предъявляемых к новым высокочастотным антеннам. Робот прошел валидацию и используется для обслуживания клиентов NIST. Официально представленный в новой статье, робот носит формальное название — конфигурируемая роботизированная антенна миллиметрового диапазона (CROMMA).
«Мы разработали эту систему, чтобы удовлетворить потребность антенного сообщества в высокоточном и настраиваемом сканировании на коротких миллиметровых волнах», — говорит ведущий исследователь Джошуа Гордон. «Прошлые системы не были такими полными, как им хотелось бы. Робот позволяет нам исследовать множество способов проведения измерений.
Есть много возможностей настройки и чрезвычайно высокий уровень повторяемости».Робототехника — это последнее достижение в широко используемой технике сканирования ближнего поля, впервые разработанной NIST в 1970-х годах. * Этот метод использует сложные математические модели для определения свойств антенны и расчета производительности на больших расстояниях — где это важно — с использованием данных, собранных в помещении. рядом с антенной, где легче получить точные показания.
Сканирование ближнего поля позволяет исследователям оценивать усиление антенны (мощность передаваемого или принимаемого сигнала), поляризацию (ориентацию электромагнитного поля) и диаграмму направленности (угловое распределение передаваемой или принимаемой энергии).Шестиосевой робот может поворачиваться в необычные положения для измерения свойств испытательной антенны диаметром до 2 метров (6,6 футов), расположенной на гексаподе. Лазерный трекер отслеживает и записывает позиции, используемые для точной коррекции положения робота, чтобы обеспечить необходимую точность. Это как высокотехнологичная форма игры Twister.
Антенны можно динамически позиционировать с точностью до десятков микрометров во всех шести степенях свободы — вверх или вниз, влево или вправо, вперед или назад, наклон, поворот и качение. Рукав может выдерживать до 35 кг (70 фунтов) и может измерять свойства антенны практически по любой определяемой пользователем схеме, включая три популярных пути: сферическую, плоскую и цилиндрическую.
Больше не требуется отдельная установка для измерения антенн для каждого типа тракта.Сначала робот будет измерять частоты от 100 гигагерц (ГГц) до 300 ГГц с целью в конечном итоге достичь 500 ГГц и выше. Высокие частоты — с очень короткими длинами волн излучения — используются во многих текущих и новых приложениях благодаря улучшенному пространственному разрешению, меньшим размерам компонентов антенны и более высокой скорости передачи данных. Существует особая потребность в точных измерениях диаграмм направленности антенны на частотах выше 100 ГГц, в диапазоне, который обещает будущие поколения усовершенствованных антенн связи и улучшенного прогнозирования погоды и климата.
NIST калибрует антенны для различных промышленных и военных заказчиков, предлагает двухгодичный курс по передаче технологии ближнего поля промышленности и другим пользователям, а также помогает другим организациям создавать собственные средства измерения антенн. Технология измерения роботизированных антенн NIST передается в промышленность.* Исследования, ведущие к технологии ближнего поля, начались в 1950-х годах, а теория была опубликована в 1960 году. После того, как NIST продемонстрировал успешные измерения многих типов антенн, в том числе антенн спутниковой связи, радиолокационных систем и планетарных зондов в глубоком космосе, техника получила широкое распространение.
Сегодня в мире насчитывается около 1000 диапазонов для проведения измерений в ближней зоне. Этот метод экономит место, время и деньги.