究竟需要多少天線才能讓一輛車(chē)子具備自動(dòng)駕駛的能力?愛(ài)爾蘭天線技術(shù)供貨商Taoglas認(rèn)為，在高度自動(dòng)化車(chē)輛興起的時(shí)代，大約需要多達(dá)18根天線，才足以驅(qū)動(dòng)下一代的連網(wǎng)車(chē)輛...
未來(lái)，一輛車(chē)子究竟需要使用多少天線，才能具備自動(dòng)駕駛的能力?
這可不是在開(kāi)玩笑的!根據(jù)愛(ài)爾蘭天線技術(shù)供貨商——銳鋒(Taoglas)認(rèn)為，在高度自動(dòng)化車(chē)輛興起的時(shí)代，大約需要多達(dá)18根天線，才足以驅(qū)動(dòng)下一代的連網(wǎng)車(chē)輛。當(dāng)然，這是基于自動(dòng)駕駛車(chē)都需要接取至5G網(wǎng)絡(luò)的前提假設(shè)。
就算是在沒(méi)有5G網(wǎng)絡(luò)的情況下，汽車(chē)制造商目前所設(shè)計(jì)的連網(wǎng)車(chē)輛也需要具有各種天線的解決方案，包括從連網(wǎng)用的蜂巢式天線、連接熱點(diǎn)的Wi-Fi以及導(dǎo)航用的GNSS，到緊急呼叫系統(tǒng)以及其他定位技術(shù)、衛(wèi)星廣播、AM/FM、對(duì)象偵測(cè)用的雷達(dá)、智能手機(jī)與其他裝置用的藍(lán)牙，以及車(chē)對(duì)車(chē)與車(chē)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2V/V2I)等應(yīng)用的專(zhuān)用短距離通訊(DSRC)天線。
為此，Taoglas推出了名為Axiom的參考設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)輕薄、小型的多天線(約有9根天線)解決方案。Taglas成立于2007年，專(zhuān)為工業(yè)市場(chǎng)供應(yīng)天線;該公司有50%的業(yè)務(wù)來(lái)自交通運(yùn)輸，包括卡車(chē)、公交車(chē)和汽車(chē)。
Axiom的9合1天線參考設(shè)計(jì)(來(lái)源：Taoglas)
天線越多越好?
那么，汽車(chē)OEM近來(lái)在連網(wǎng)能力方面的需求出現(xiàn)了什么變化?Taoglas共同執(zhí)行長(zhǎng)Dermot O’Shea表示，天線的數(shù)量正呈指數(shù)級(jí)增加。汽車(chē)制造商不斷地增加車(chē)用天線，而非試圖減少使用量。但有些用戶(hù)并不需要AM/FM天線，因?yàn)樗麄冇玫氖墙?jīng)由板載Wi-Fi傳送的因特網(wǎng)廣播，或是訂閱衛(wèi)星廣播服務(wù)。但汽車(chē)制造商基本上并不情愿減少任何“功能”。
因此，天線供貨商面對(duì)著巨大的挑戰(zhàn)。他們必須保持最小封裝、讓天線模塊更易于組裝(最好是無(wú)需手動(dòng)組裝)，而且還要價(jià)格便宜。最重要的是，天線數(shù)組必須“真正具備高性能”，O'Shea表示，雖然各種功能都做在一個(gè)小封裝中，但OEM仍期望所有的天線都能隨時(shí)正常作業(yè)。
已經(jīng)習(xí)慣用一指搞定所有連網(wǎng)功能的智能手機(jī)用戶(hù)，遇到汽車(chē)一駛進(jìn)地下停車(chē)場(chǎng)就失去GPS訊號(hào)的情況，可能會(huì)傷透腦筋。O'Shea說(shuō)：“別擔(dān)心你的車(chē)子找不到GPS衛(wèi)星訊號(hào)，因?yàn)楫?dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，他們責(zé)怪的是汽車(chē)制造商，而不是天線供貨商。”
IHS Markit車(chē)用電子首席分析師Luca De Ambroggi認(rèn)同這個(gè)看法。“從五年前開(kāi)始，連網(wǎng)能力所扮演的角色急劇變化，因?yàn)檐?chē)輛需要越來(lái)越多的嵌入式解決方案與技術(shù)。因此，他們已經(jīng)不再以智能手機(jī)為中心了，而是成為車(chē)載嵌入式電子產(chǎn)品的一部份?！?/FONT>
他指出，在汽車(chē)市場(chǎng)的搭售率可望進(jìn)一步發(fā)展?！八麄儾粌H可用于高階車(chē)輛，也出現(xiàn)在中階經(jīng)濟(jì)型的細(xì)分市場(chǎng)中。”
據(jù)De Ambroggi的觀察，這種市場(chǎng)成長(zhǎng)來(lái)自于一連串的驅(qū)動(dòng)力量，包括技術(shù)成本降低，以及整合度更高(整合Wi-Fi、BT、NFC等多種無(wú)線技術(shù)的單芯片出現(xiàn))。同時(shí)，汽車(chē)制造商為了應(yīng)對(duì)更高的需求與功能條件，也從“簡(jiǎn)單”的信息娛樂(lè)功能(如熱點(diǎn)和手機(jī)配對(duì))升級(jí)至復(fù)雜的要求，例如系統(tǒng)更新/升級(jí)、診斷等;預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，V2V和 V2I等與安全攸關(guān)的應(yīng)用以及有關(guān)AI的數(shù)據(jù)收集也將進(jìn)一步帶動(dòng)成長(zhǎng)。
簡(jiǎn)言之，汽車(chē)OEM與一線供貨商并非來(lái)自固有連網(wǎng)能力的工程環(huán)境，因此，他們?cè)谠O(shè)計(jì)連網(wǎng)車(chē)輛所需的的資源與經(jīng)驗(yàn)方面“遠(yuǎn)落于技術(shù)曲線之后”。因此，據(jù)O'Shea的觀察，“他們目前正面對(duì)必須加速設(shè)計(jì)的壓力?！?/FONT>
車(chē)用天線和手機(jī)天線有何不同?
由于智能手機(jī)供貨商已經(jīng)成功地在手機(jī)中整合多支天線，也許有人會(huì)問(wèn)：在比手機(jī)更大的車(chē)子上整合多支天線還有什么困難?
事實(shí)上，這可是個(gè)大工程。O’Shea提出了幾點(diǎn)原因：首先，針對(duì)車(chē)用天線進(jìn)行安全、溫度與振動(dòng)等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的要求更嚴(yán)格。O’Shea解釋?zhuān)壳爸悄苁謾C(jī)所用的安全標(biāo)準(zhǔn)并不直接適用于車(chē)規(guī)。
其次，當(dāng)今的車(chē)子不再是簡(jiǎn)單地用鐵打造，這表示車(chē)用天線可以從車(chē)頂移至車(chē)內(nèi)。也許這對(duì)安裝天線來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，但卻讓OEM在決定天線安裝的位置時(shí)一下子有了更多的選擇。
因此，天線模塊供貨商不能再只提供一種“放諸四海皆準(zhǔn)”的通用解決方案，而是必須考慮到天線模塊是否適合安裝在車(chē)頂或后視鏡、行李廂或保險(xiǎn)桿，甚至是儀表板內(nèi)。O’Shea指出，無(wú)論天線模塊最終安裝在哪里，汽車(chē)制造商的每一個(gè)選擇都會(huì)讓天線模塊供貨商的設(shè)計(jì)與工程決定變得更復(fù)雜。
此外，De Ambroggi補(bǔ)充道：“車(chē)輛對(duì)于服務(wù)質(zhì)量與可靠度的需求也相當(dāng)高，畢竟連網(wǎng)能力還可能影響到車(chē)子的『安全與防護(hù)』功能?！崩纾琫Call與V2X的應(yīng)用就是最佳寫(xiě)照。
有鑒于車(chē)輛必須達(dá)到的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)要求，它所面對(duì)的“溫度、嚴(yán)苛環(huán)境與電磁兼容性(EMC)”挑戰(zhàn)就更重大了。例如，De Ambroggi說(shuō)，如果天線位于車(chē)頂，“我們就必須考慮高達(dá)105℃的高溫要求，振動(dòng)則是另一項(xiàng)變量。還有，EMC與頻率干擾也十分重要。很遺憾地，車(chē)子的引擎仍然會(huì)發(fā)出大量『奇怪且擾人的』頻率。最后，車(chē)子一直處于移動(dòng)中，時(shí)快時(shí)慢，這也影響到訊號(hào)接收/傳送的困難度?！?/FONT>
O’Shea總結(jié)道：“如何以具競(jìng)爭(zhēng)力的成本讓多支天線能有效率地在小空間中運(yùn)作，這正是目前汽車(chē)制造商的射頻(RF)團(tuán)隊(duì)所面臨的最大挑戰(zhàn)。”
因此，他坦承，每一家制造商都需要具差異化的解決方案，提供多天線的參考設(shè)計(jì)，能讓他們能看到“如何進(jìn)行布局及其對(duì)于性能的影響，而不必等待好幾個(gè)月的客制方案測(cè)試?！?/FONT>
智能天線?
De Ambroggi指出，Taoglas更像是一家傳統(tǒng)的“被動(dòng)式”天線供貨商。不過(guò)，目前的市場(chǎng)上開(kāi)始出現(xiàn)各種“智能天線”，其譯碼各種不同訊號(hào)(Cell、Wi-Fi、GPS等)的芯片就位于天線的實(shí)體位置。
相較于這一類(lèi)新興的智能天線，O'Shea指出：“Taoglas的天線可以是被動(dòng)式、主動(dòng)式或甚至做成智能天線，主要取決于設(shè)計(jì)項(xiàng)目、汽車(chē)制造商以及涉入程度?！?/FONT>
他坦承，該公司剛推出的參考設(shè)計(jì)是純天線設(shè)計(jì)，而且是被動(dòng)式天線。然而，同時(shí)也是特別之處在于其GNSS通常也整合了主動(dòng)式或智能天線模塊。
他說(shuō)：“在OEM汽車(chē)領(lǐng)域，Taoglas并不像Laird和Peiker等公司介入電子組件開(kāi)發(fā)過(guò)程，而只是協(xié)助將天線整合于車(chē)內(nèi)或電子組件中。Taoglas目前也與Laird和Peiker等公司合作這一類(lèi)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目?！?/FONT>
值得注意的是，無(wú)論是否具備智能化，天線的性能取決于其質(zhì)量。O'Shea指出，Taoglas自行開(kāi)發(fā)出電陶瓷配方，用于天線材料中，讓天線能夠承受溫度和循環(huán)測(cè)試，并在77MHz～3.7GHz的寬廣頻譜范圍內(nèi)展現(xiàn)高度穩(wěn)定的性能。O'Shea說(shuō)：“你無(wú)法超越實(shí)體極限，但Taoglas開(kāi)發(fā)的材料能補(bǔ)償天線接近的不利影響。”目前，Taoglas在其位于臺(tái)灣的制造廠生產(chǎn)天線。
對(duì)5G的胃口大開(kāi)
許多人將5G視為最終實(shí)現(xiàn)安全、高度自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵。
Taoglas認(rèn)為，汽車(chē)制造商目前對(duì)于5G連網(wǎng)汽車(chē)的“胃口大開(kāi)”，O'Shea說(shuō)，“他們想看到5G在自動(dòng)駕駛車(chē)的使用案例，并著手測(cè)試其性能?！贝蠹叶己荜P(guān)切5G連網(wǎng)能力的可靠度，畢竟，5G預(yù)計(jì)將在安全的自動(dòng)駕駛技術(shù)上發(fā)揮更關(guān)鍵的作用。
遺憾的是，5G標(biāo)準(zhǔn)至今尚未到位，Taoglas也還沒(méi)準(zhǔn)備好在其參考設(shè)計(jì)中加進(jìn)5G天線。
O’Shea說(shuō)：“我們目前所掌握到的是美國(guó)所使用的頻率。Verizon將采用28GHz，而AT&T則是39GHz。其他的細(xì)節(jié)就不得而知了”
O’Shea說(shuō)，以28GHz及其以上的5G毫米波(mmWave)頻譜來(lái)看，我們將采用支持大量天線數(shù)組的MIMO系統(tǒng)。但5G究竟需要多少天線、配備5G的車(chē)輛之間如何在行駛中同步通訊，以及與5G有關(guān)的基地臺(tái)、交通號(hào)志與設(shè)備等細(xì)節(jié)目前仍不清楚。他強(qiáng)調(diào)，“這一切至少還需要2～3年的時(shí)間進(jìn)行測(cè)試?！?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
