ENGINEERINGNET.BE - Nederlandse TU/e-onderzoeker Anouk Hubrechsen ging aan de slag met een concept uit de akoestiek en laat zien dat haar unieke table-top galmkamer hoogfrequente antennes veel accurater en sneller kan doormeten.
Ze schreef haar proefschrift als een praktische handleiding, en overtuigt ondertussen als CEO van spin-off Antennex steeds meer bedrijven deze nieuwe meetmethode te gebruiken.
De ontwikkeling van nieuwe generaties draadloze netwerken zit in een stroomversnelling. Momenteel vindt de overstap van 4G naar 5G plaats, maar de volgende generatie, het nog snellere 6G, staat al te wachten.
Steeds meer apparaten communiceren via deze draadloze netwerken en bevatten kleine antennes, soms tot wel honderden, die op hoge frequentie zenden en ontvangen.
Antennes voor 5/6G-systemen maken is al geen sinecure, omdat chips vaak geïntegreerd zijn, maar het doormeten ervan lukt bijna niemand.
Want waar je een chip normaliter meet door hem aan te sluiten, moeten nu de kwaliteitseisen bepaald worden met de antenne eraan vast.
Die kan je niet zomaar met een kabel aansluiten, de elektromagnetische golven verplaatsen zich door de lucht.
En dus moeten ook chips ‘door de lucht’ gemeten worden. Bovendien moeten al die honderden antennes getest worden, in verschillende settings, waarin ze elkaar kunnen beïnvloeden.
De huidige antennes worden over het algemeen getest in een zogenaamde anechoïsche kamer. Dat is een ruimte waarin de muren alle echo’s absorberen en daarom ook wel bekend staat als ‘dode kamer’, legt Hubrechsen uit. Maar zowel de set-up als de interpretatie van de meetgegevens zijn tijdrovend en vragen veel expertise.
“Veel bedrijven zijn meer dan een derde van hun ontwikkelingstijd kwijt aan het doormeten van hun antennes” benadrukt ze. “Er zijn steeds meer 5G toepassingen, ieder apparaat moet getest worden. We lopen echt tegen een bottleneck aan qua testcapaciteit.”
Het roer moet dus om, meent Hubrechsen, en daarom deed ze binnen de antennemeetgroep van de TU/e onderzoek naar een geheel andere meetkamer.
In eerste instantie werden zij en haar collega’s wantrouwend bekeken om hun afwijkende visie. Want waar in de anechoïsche kamer alles geabsorbeerd wordt, gebruikt zij in haar ‘reverberation chamber’ metalen muren die juist alle golven reflecteren.
Hubrechsen: “Het concept van de galmkamer bestaat al lang en komt uit de akoestische hoek. Wij werken alleen niet met geluidsgolven, maar met elektromagnetische golven. Door de weerkaatsingen kunnen we de werkelijkheid veel beter nabootsen. Bovendien kun je daardoor in veel kortere tijd alle energie die de antenne uitzendt opvangen. In de conventionele meetsystemen moet je punt voor punt mechanisch de kamer scannen en alles uiteindelijk samenvoegen, in een galmkamer wordt alles in één keer gemeten.”
“Ook is op een simpelere manier te meten of een apparaat op de juiste frequentie uitstraalt en of het maximum niet overschreden wordt zoals bijvoorbeeld bij mobiele telefoons belangrijk is. Voor bepaalde kwaliteitsaspecten van antennes is deze methode daarom heel veel accurater, schaalbaarder en tot wel honderd keer sneller.”
Er werd een prototype galmkamer gebouwd om specifiek hoogfrequente antennes te meten, een uitgebreid validatieproces volgde. Hoewel de resultaten aantonen dat de galmkamer veel voordelen biedt boven de huidige meettechnieken, heeft ze nog steeds te maken met twijfelende onderzoekers.
Dat komt volgens haar omdat in een galmkamer de antennerichting moeilijker te bepalen is dan in een dode kamer, terwijl voor hoogfrequente antennes die hun stralen bundelen voor een sterk signaal die richting juist belangrijk is.
De onderzoekster laat echter zien dat voor veel metingen de antennerichting minder belangrijk is dan wordt aangenomen. Voor metingen waarin het wél van belang is ontwikkelde ze samen met haar collega’s voor de galmkamer een nieuwe methodiek.
