基于无人机的无线电点对点验证解决方案

 

    E波段的应用在全球范围内的公共服务中变得越来越普遍，全球都面临着E波段链路带来的新挑战。借助虹科Spectrum Compact无人机验证解决方案，可以轻松收集和分析4G、LTE和5G NR频率，监管机构也可以开发一种新的现场检查手段。

 

 

 

现状

    随着5G技术的快速发展，毫米波频段逐渐被应用于各个领域，而随着5G业务向高容量、高速率、低延时方向发展，通信频段向毫米波方向延伸成为了一个必然的结果，毫米波具有以下优势：

• 频谱资源丰富，毫米波范围广，相对来说，之前的sub-6G频谱紧张且因为大量无线产品都工作在这一频段而导致信道环境较差；
• 载波带宽可达400/800MHz，无线传输速率可达10Gbps以上；
• 毫米波元器件的尺寸小，相比于sub-6G（450MHz-6GHz）设备，毫米波设备更容易小型化；
• 子载波间隔较大，单SLOT周期（120kHz）是低频sub-6G（30kHz）的1/4，空口时延降低。

 

    但是在整个毫米波频段（广义的30-300GHz），我们实际能够使用的并不是全部频段，毫米波由于波长短，十分容易在大气和降雨环境下产生严重衰减以至于不可用，因此实际上只能利用部分频段来进行传输。

 

    E波段（71-86GHz）的使用在全球范围内的公共服务中变得越来越普遍，但是与此同时也面临着E波段链路带来的新挑战，在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多，在60-87GHz范围内，点对点无线电天线的波束宽度非常窄，仅为1°甚至更小，因此需要一种新颖且创新的无线电参数测量解决方案。

 

解决方案

    在使用前需要验证E波段无线电是否正常运行，然而这种天线一般安装在很高的铁塔上，并且旁瓣的信号衰减非常大，以致于无法使用典型的从地面进行测量的方法，在这种情况下，必须将测量工具精确地对准天线的主瓣。

 

    虹科与欧盟国家监管机构之一合作开发了使用虹科Spectrum Compact手持式频谱分析仪和无人驾驶飞机进行精确E波段链路测量和报告的解决方案。虹科Spectrum Compact是具有应用程序编程接口（API）的集成就绪平台，通过与工业无人机制造商和无人机解决方案集成商合作，可以将空中RF检测解决方案推向市场，利用最佳的无人机机身和专有的控制协议，用户可以使用无人机的GPS数据生成全频RF密度热图。

    该解决方案包括一台虹科Spectrum Compact 70-87GHz手持式频谱仪，带有Windows操作系统的mini PC，4G调制解调器，虹科Spectrum Manager PC软件以及一架无人驾驶飞机。

无人机端：

    虹科Spectrum Compact通过USB将数据发送给mini PC，mini PC上安装Windows操作系统、虹科Spectrum Manager（用于虹科Spectrum Compact的PC软件）和远程桌面应用程序。mini PC通过USB连接到4G调制解调器或手机置于USB共享模式，以确保数据通过移动网络进行传输。

 

 

地面端：

    连接WiFi或USB共享模式的手机连接到地面上的PC或笔记本电脑上，通过远程桌面应用程序从地面PC可以访问无人机上的迷你PC，并连接到频谱仪使用虹科Spectrum Manager软件。

 

    借助虹科Spectrum Compact无人机验证解决方案，监管机构可以开发一种新的现场调查和检查手段。这包括但不限于：

• 任何已安装的无线电的许可证参数验证（信道带宽，中心频率等）；
• 扫描给定频段或跨多个频段的所有已安装的无线电。

 

关键参数

    虹科Spectrum Compact通过USB将数据发送给mini PC，mini PC上安装Windows操作系统、虹科Spectrum Manager（用于虹科Spectrum Compact的PC软件）和远程桌面应用程序。mini PC通过USB连接到4G调制解调器或手机置于USB共享模式，以确保数据通过移动网络进行传输。

• 频率范围：70.0–87.0 GHz
• 平均显示噪声电平：DANL -90 dBm @ RBW = 10MHz*
• 最大输入功率：0dBm（LNA关闭）
• RBW（分辨率带宽）：10MHz
• VBW（视频带宽）：300kHz
• 扫描速率：0.15s@1GHz span
• 垂直精度：+/- 1 dB*
• 电池供电时间 ：长达3小时
• 防护等级：IP54
• 尺寸：147*83*34mm
• 重量：0.57kg

 

优势与应用

    使用无人机的无线电点对点验证解决方案进行塔架检查：

• 大大提高了监测的安全性；
• 减少或消除重新攀爬的需求；
• 提供攀登前的视觉效果，因此爬塔者只需要将需要的东西带到塔上。

    在干扰搜寻、发射机参数测量（频率、带宽、功率）以及视线验证（与便携式发射机结合使用）等应用中都可以轻松使用。

 

配件选择

    虹科标准增益喇叭天线HK-OLB-12-23在频段内有22-24dB的增益，频率范围为60.0-90.0GHz，是覆盖在WG26、WR12、R740频段的波导喇叭。它提供精确、一致和可靠的性能，适用于天线、天线增益测量、系统设置等应用中。虹科HK-OLB-12-23的半功率点波束宽度(HPBW)为V面（垂直面）和H面（水平面）13-18度。

• 频率：60-90GHz
• 增益：23dBi
• 3dB波瓣宽度E-面：13"
• 3dB波瓣宽度H-面：13"
• 旁瓣，E-面：14dB
• 旁瓣，H-面：30dB
• 驻波：1.15:1

 

    虹科Spectrum Compact E频段的抛物面天线紧凑、轻便和可靠，是最终解决方案的重要组成部分，可与虹科Spectrum Compact手持式频谱仪搭配使用来进行微波链路测量、性能检查、故障搜索和干扰检测。无需任何工具即可手动将其安装在水平或垂直杆上。

• 工作频率：70.0-87.0 GHz
• 直径：170mm
• 极化：线性单纯形（水平或垂直）
• 半功率波束宽度：1.7°
• 回波损耗：14dB
• 前后比：53dB
• 增益：38dBi
• 方位角：± 20°
• 仰角：± 30°