基于無人機的無線電點對點驗證解決方案

E波段的應用在全球范圍內的公共服務中變得越來越普遍，全球都面臨著E波段鏈路帶來的新挑戰(zhàn)。借助虹科Spectrum Compact無人機驗證解決方案，可以輕松收集和分析4G、LTE和5G NR頻率，監(jiān)管機構也可以開發(fā)一種新的現(xiàn)場檢查手段。

現(xiàn)狀

隨著5G技術的快速發(fā)展，毫米波頻段逐漸被應用于各個領域，而隨著5G業(yè)務向高容量、高速率、低延時方向發(fā)展，通信頻段向毫米波方向延伸成為了一個必然的結果，毫米波具有以下優(yōu)勢：

• 頻譜資源豐富，毫米波范圍廣，相對來說，之前的sub-6G頻譜緊張且因為大量無線產品都工作在這一頻段而導致信道環(huán)境較差；
• 載波帶寬可達400/800MHz，無線傳輸速率可達10Gbps以上；
• 毫米波元器件的尺寸小，相比于sub-6G（450MHz-6GHz）設備，毫米波設備更容易小型化；
• 子載波間隔較大，單SLOT周期（120kHz）是低頻sub-6G（30kHz）的1/4，空口時延降低。

但是在整個毫米波頻段（廣義的30-300GHz），我們實際能夠使用的并不是全部頻段，毫米波由于波長短，十分容易在大氣和降雨環(huán)境下產生嚴重衰減以至于不可用，因此實際上只能利用部分頻段來進行傳輸。

E波段（71-86GHz）的使用在全球范圍內的公共服務中變得越來越普遍，但是與此同時也面臨著E波段鏈路帶來的新挑戰(zhàn)，在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多，在60-87GHz范圍內，點對點無線電天線的波束寬度非常窄，僅為1°甚至更小，因此需要一種新穎且創(chuàng)新的無線電參數測量解決方案。

解決方案

在使用前需要驗證E波段無線電是否正常運行，然而這種天線一般安裝在很高的鐵塔上，并且旁瓣的信號衰減非常大，以致于無法使用典型的從地面進行測量的方法，在這種情況下，必須將測量工具精確地對準天線的主瓣。

虹科與歐盟國家監(jiān)管機構之一合作開發(fā)了使用虹科Spectrum Compact手持式頻譜分析儀和無人駕駛飛機進行精確E波段鏈路測量和報告的解決方案。虹科Spectrum Compact是具有應用程序編程接口（API）的集成就緒平臺，通過與工業(yè)無人機制造商和無人機解決方案集成商合作，可以將空中RF檢測解決方案推向市場，利用最佳的無人機機身和專有的控制協(xié)議，用戶可以使用無人機的GPS數據生成全頻RF密度熱圖。

該解決方案包括一臺虹科Spectrum Compact 70-87GHz手持式頻譜儀，帶有Windows操作系統(tǒng)的mini PC，4G調制解調器，虹科Spectrum Manager PC軟件以及一架無人駕駛飛機。

無人機端：

虹科Spectrum Compact通過USB將數據發(fā)送給mini PC，mini PC上安裝Windows操作系統(tǒng)、虹科Spectrum Manager（用于虹科Spectrum Compact的PC軟件）和遠程桌面應用程序。mini PC通過USB連接到4G調制解調器或手機置于USB共享模式，以確保數據通過移動網絡進行傳輸。

地面端：

連接WiFi或USB共享模式的手機連接到地面上的PC或筆記本電腦上，通過遠程桌面應用程序從地面PC可以訪問無人機上的迷你PC，并連接到頻譜儀使用虹科Spectrum Manager軟件。

借助虹科Spectrum Compact無人機驗證解決方案，監(jiān)管機構可以開發(fā)一種新的現(xiàn)場調查和檢查手段。這包括但不限于：

• 任何已安裝的無線電的許可證參數驗證（信道帶寬，中心頻率等）；
• 掃描給定頻段或跨多個頻段的所有已安裝的無線電。

關鍵參數

虹科Spectrum Compact通過USB將數據發(fā)送給mini PC，mini PC上安裝Windows操作系統(tǒng)、虹科Spectrum Manager（用于虹科Spectrum Compact的PC軟件）和遠程桌面應用程序。mini PC通過USB連接到4G調制解調器或手機置于USB共享模式，以確保數據通過移動網絡進行傳輸。

• 頻率范圍：70.0–87.0 GHz
• 平均顯示噪聲電平：DANL -90 dBm @ RBW = 10MHz*
• 最大輸入功率：0dBm（LNA關閉）
• RBW（分辨率帶寬）：10MHz
• VBW（視頻帶寬）：300kHz
• 掃描速率：0.15s@1GHz span
• 垂直精度：+/- 1 dB*
• 電池供電時間 ：長達3小時
• 防護等級：IP54
• 尺寸：147*83*34mm
• 重量：0.57kg

優(yōu)勢與應用

使用無人機的無線電點對點驗證解決方案進行塔架檢查：

• 大大提高了監(jiān)測的安全性；
• 減少或消除重新攀爬的需求；
• 提供攀登前的視覺效果，因此爬塔者只需要將需要的東西帶到塔上。

在干擾搜尋、發(fā)射機參數測量（頻率、帶寬、功率）以及視線驗證（與便攜式發(fā)射機結合使用）等應用中都可以輕松使用。

配件選擇

虹科標準增益喇叭天線HK-OLB-12-23在頻段內有22-24dB的增益，頻率范圍為60.0-90.0GHz，是覆蓋在WG26、WR12、R740頻段的波導喇叭。它提供精確、一致和可靠的性能，適用于天線、天線增益測量、系統(tǒng)設置等應用中。虹科HK-OLB-12-23的半功率點波束寬度(HPBW)為V面（垂直面）和H面（水平面）13-18度。

• 頻率：60-90GHz
• 增益：23dBi
• 3dB波瓣寬度E-面：13"
• 3dB波瓣寬度H-面：13"
• 旁瓣，E-面：14dB
• 旁瓣，H-面：30dB
• 駐波：1.15:1

虹科Spectrum Compact E頻段的拋物面天線緊湊、輕便和可靠，是最終解決方案的重要組成部分，可與虹科Spectrum Compact手持式頻譜儀搭配使用來進行微波鏈路測量、性能檢查、故障搜索和干擾檢測。無需任何工具即可手動將其安裝在水平或垂直桿上。

• 工作頻率：70.0-87.0 GHz
• 直徑：170mm
• 極化：線性單純形（水平或垂直）
• 半功率波束寬度：1.7°
• 回波損耗：14dB
• 前后比：53dB
• 增益：38dBi
• 方位角：± 20°
• 仰角：± 30°