JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 ETN.fi  Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
söndag 15 december 2019 VECKA 50

Pivotal Commware, i Seattle, har utvecklat en helt ny typ av antenn för bland annat 5G, som ska konkurrera med dagens fasstyrda alternativ. Ambitionen är hög och attityden kaxig. Samtidigt är lösningen avancerat elegant, liten, energisnål och billig – helt klart värd att hålla ögonen på.

Att värdera vad Pivotal Commware har i sin hand är i det närmaste omöjligt. Än har företaget inte någon kommersiell produkt framme, och vilken operatör företaget samarbetar med är hemligt.

Däremot är Bill Gates största investerare. Och gänget som grundade företaget för två år sedan är inga noviser. Brian Deutsch, delägare och företagets vd, konstruerade exempelvis antenner på Motorola en gång i tiden.

Brian Deutsch

– Vi är uppfinnare av något vi kallar holografisk lobformning, som bygger på ett patent inom elektromagnetisk fysik. Det vi gör är att vi kan utnyttja och styra elektromagnetisk energi på ett väldigt nyskapande sätt, förklarar han.

Det fina med HGB-tekniken (Holographic Beam Forming) är att det går att skapa extremt flexibla antenner.

En antenn kan samtidigt leverera flera olika lober med två informationslänkar vardera. Det senare sker med hjälp av polarisation precis som i dagens antenner. De olika loberna kan riktas i alla möjliga riktningar – till och med göras parallella med antennytan. Inom 100 ns kan de ändra riktning.

Till skillnad mot massiv mimo, som bygger på tung digital signalbehandling, är Pivotals teknik analog. Det betyder, enligt företaget, att priset blir extremt mycket lägre.

– Ingen kommer att betala för ett militärklassat fasstyrt system kommersiellt, marknaden skriker efter ett alternativ som är ekonomiskt försvarbart.

En passiv elektriskt styrd antenn för 12-18 GHz.

Holografisk lobformning är en ny typ av lobformning som har sina likheter med klassisk fasstyrning, men varken kräver signalprocessorer eller annat för pre-coding.

Intressanta skillnader som Brian Deutsch pekar på är att varje antennelement i en fasstyrd antenn har avståndet en halv våglängd. Traditionella fasstyrda antenner har dessutom fasskiftare, lågbrusförstärkare och effektförstärkare för varje antennelement.

– Vid 39 GHz blir det väldigt dyrt. Visserligen har man jobbat i många år med att göra detta i CMOS, och man kommer allt närmare. Idag kostar ett chip som styr fyra antennelement under 100 dollar.

Ytimpedansen skapar hologrammet

Holografisk lobformning, ­eller ­Holographic Beam Forming, påminner mycket om ett optiskt hologram. En referensvåg – i detta fall i GHz-området – trycks genom en holografisk platta med ett ­interferensmönster på ytan.

Plattan – antennen – består av ett stort antal små antennelement, upphackade i metamaterial; det handlar om material i material som ordnas i repeterande mönster. På så sätt skapas mönster som är mycket mindre än den tänkta våglängden, varmed vågen blir kraftigt översamplad.

Vågen trycks ut mot antennytan genom en huvudledning (corporate feed) som driver alla antenn­element, ut till kanten på matrisen. När vågen passerar under antenn­elementen styrs de att endera vara attraktiva för energin som ska ut eller oattraktiva.

Antennen är byggd i ett fler­lagers­kort, där vissa lager består av ett specialmaterial vars impedans kan styras i realtid.

Ytimpedansen är det som skapar själva hologrammet. En antenn kan alstra flera samtidiga lober som kan riktas i alla riktningar ut från ytan.

Pivotal arbetar med finare geometrier – antennen har cirka tre gånger fler antennelement per ytenhet än en jämförbar traditionell fasstyrd variant.

Likaså är den passiv. Den skickar och tar emot signaler bidirektionellt, precis som en vanlig passiv antenn.

– Det enda vi gör är att vi trycker på hologrammet med varaktordioder. Sen har vi vår egen asic som reglerar spänningen till de olika dioderna, som i sin tur skapar impedansprofilen till varje enskild antennelement.

– Men det krävs inget special. Du kan ta bort en gamla 4G-antenn från Commscope som Ericsson använder och sätta på en av våra stora antenner direkt, och använda den som en lobformare, påpekar Brian Deutsch.

Samtidigt vill inte Pivotal stanna vid antenner, utan även erbjuda hela system.

Echo 5G heter en första produkt som företaget utvecklat. Det är en repeater som kan ta signaler från olika typer av basstationer.

– Fönster är som en blockerande vägg för mm-vågor. Det finns vinklar när signalen reflekteras helt och andra vinklar när 60–80 procent studsar. Folk kommer att få svårt att gå in i en affär och fortfarande behålla signalen från basstationen, säger Brian Deutsch och fortsätter:

– Det var ett problem vi insåg, så vi beslutade oss för att bygga något som sätts på utsidan av ett fönster, fångar upp signalen, förstärka den 20 gånger och sedan levererar den in i rummet.

Exakt hur Echo 5G fungerar är inte klart, men den har fyra vågledare som skickar ut signalen över dess ytan mot glaset, varmed energi induceras genom fönstret.

I ett fälttest på 28 GHz med en ännu icke namngiven operatör i hemstaden fick Echo 5G klart godkänt. Enheten placerades på ett dubbelfönster, i 45 graders vinkel mot en basstation 500 meter bort.

Så länge Echo 5G var avstängd, trängde ingen signal in genom fönstret. När enhetens fyra 100 MHz-kanaler slogs på kunde en datatakt på 1,3 Gbit/s mätas upp i huset.

Planen är att en första version av Echo 5G ska släppas kommersiellt runt årsskiftet. Därefter kommer den att byggas ut med wifi och annat, avslöjar Brian Deutsch.

Utöver att sälja prylar jobbar Pivotal på att bli ett tjänsteföretag.

– Jag tittade på det hela och sa: varför ska vi hantera antennen, varför inte hantera spektrumet för operatörerna.

– Det blev starten för vårt intelligenta lobhanteringssystem, även om jag önskar att vi hade kallat det ”beams-as-a-service”, skrattar han.

Företagets IBMS – Intelligent beam management system – ligger i ett lager ovanför antennerna.

Denna artikel har tidigare publicerats i magasinet Elektronik­tidningen. För dig som jobbar i den svenska elektronik­branschen är Elektronik­tidningen gratis att prenumerera på – våra annonsörer betalar kostnaden.
Här tecknar du prenumeration (länk).

– Alla antenner som vi bygger är en IoT-enhet. De fungerar som en nod i nätverket och vi kan styra de viktiga parametrarna.

Än är det hela i sin linda, men tanken är att i varje ögonblick i framtiden ha koll på vem som behöver vad därute. Vem som desperat behöver bandbredd, och styra den dit.

– Genom maskinlärningsalgoritmer vill vi skapa en intelligens som gör att vi kan styra bandbredden utifrån olika senarior som händer därute.

Planen är att göra beräkningarna i molnet. Och Azure från Microsoft är numera företagets molntjänst.

– Men det är en lustig historia. Vi hade just valt AWS som vår molntjänst och när jag nämnde det för Bill Gates vid ett möte svarade han ”Ursäkta, vad sa du? Sa du Amazon?”

– Innan vi var klara med mötet hade jag ett mail från vd:n för Azure i min inbox ”Bill nämnde, bla, bla ...”, säger Brian Deutsch och skrattar högt.

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)