天线近场测试的机器人时代

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。

图片1.黑客帝国（图片来自网络）

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（AUT）重量	<30KG
转台	0.0001º
激光定位器	2,592 × 1,944 CMOS FPA(3pcs) 12.5-mm焦距透镜（3pcs）
防撞系统	2D LIDAR
平面近场 球面近场 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。

图片2. 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。

图片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。

图片4.1967年NIST搭建的首套近场测试系统（图片来自NIST）