究竟需要多少天線才能讓一輛車子具備自動駕駛的能力?愛爾蘭天線技術(shù)供貨商Taoglas認(rèn)為，在高度自動化車輛興起的時代，大約需要多達18根天線，才足以驅(qū)動下一代的連網(wǎng)車輛...
未來，一輛車子究竟需要使用多少天線，才能具備自動駕駛的能力?
這可不是在開玩笑的!根據(jù)愛爾蘭天線技術(shù)供貨商——銳鋒(Taoglas)認(rèn)為，在高度自動化車輛興起的時代，大約需要多達18根天線，才足以驅(qū)動下一代的連網(wǎng)車輛。當(dāng)然，這是基于自動駕駛車都需要接取至5G網(wǎng)絡(luò)的前提假設(shè)。
就算是在沒有5G網(wǎng)絡(luò)的情況下，汽車制造商目前所設(shè)計的連網(wǎng)車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、對象偵測用的雷達、智能手機與其他裝置用的藍牙，以及車對車與車對基礎(chǔ)設(shè)施(V2V/V2I)等應(yīng)用的專用短距離通訊(DSRC)天線。
為此，Taoglas推出了名為Axiom的參考設(shè)計，可實現(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，專為工業(yè)市場供應(yīng)天線;該公司有50%的業(yè)務(wù)來自交通運輸，包括卡車、公交車和汽車。
Axiom的9合1天線參考設(shè)計(來源：Taoglas)
天線越多越好?
那么，汽車OEM近來在連網(wǎng)能力方面的需求出現(xiàn)了什么變化?Taoglas共同執(zhí)行長Dermot O’Shea表示，天線的數(shù)量正呈指數(shù)級增加。汽車制造商不斷地增加車用天線，而非試圖減少使用量。但有些用戶并不需要AM/FM天線，因為他們用的是經(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(最好是無需手動組裝)，而且還要價格便宜。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小封裝中，但OEM仍期望所有的天線都能隨時正常作業(yè)。
已經(jīng)習(xí)慣用一指搞定所有連網(wǎng)功能的智能手機用戶，遇到汽車一駛進地下停車場就失去GPS訊號的情況，可能會傷透腦筋。O'Shea說：“別擔(dān)心你的車子找不到GPS衛(wèi)星訊號，因為當(dāng)這種情況發(fā)生時，他們責(zé)怪的是汽車制造商，而不是天線供貨商?！?/FONT>
IHS Markit車用電子首席分析師Luca De Ambroggi認(rèn)同這個看法?！皬奈迥昵伴_始，連網(wǎng)能力所扮演的角色急劇變化，因為車輛需要越來越多的嵌入式解決方案與技術(shù)。因此，他們已經(jīng)不再以智能手機為中心了，而是成為車載嵌入式電子產(chǎn)品的一部份?！?/FONT>
他指出，在汽車市場的搭售率可望進一步發(fā)展?！八麄儾粌H可用于高階車輛，也出現(xiàn)在中階經(jīng)濟型的細(xì)分市場中。”
據(jù)De Ambroggi的觀察，這種市場成長來自于一連串的驅(qū)動力量，包括技術(shù)成本降低，以及整合度更高(整合Wi-Fi、BT、NFC等多種無線技術(shù)的單芯片出現(xiàn))。同時，汽車制造商為了應(yīng)對更高的需求與功能條件，也從“簡單”的信息娛樂功能(如熱點和手機配對)升級至復(fù)雜的要求，例如系統(tǒng)更新/升級、診斷等;預(yù)計在不久的將來，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)收集也將進一步帶動成長。
簡言之，汽車OEM與一線供貨商并非來自固有連網(wǎng)能力的工程環(huán)境，因此，他們在設(shè)計連網(wǎng)車輛所需的的資源與經(jīng)驗方面“遠(yuǎn)落于技術(shù)曲線之后”。因此，據(jù)O'Shea的觀察，“他們目前正面對必須加速設(shè)計的壓力?！?/FONT>
車用天線和手機天線有何不同?
由于智能手機供貨商已經(jīng)成功地在手機中整合多支天線，也許有人會問：在比手機更大的車子上整合多支天線還有什么困難?
事實上，這可是個大工程。O’Shea提出了幾點原因：首先，針對車用天線進行安全、溫度與振動等標(biāo)準(zhǔn)測試的要求更嚴(yán)格。O’Shea解釋，目前智能手機所用的安全標(biāo)準(zhǔn)并不直接適用于車規(guī)。
其次，當(dāng)今的車子不再是簡單地用鐵打造，這表示車用天線可以從車頂移至車內(nèi)。也許這對安裝天線來說是個好消息，但卻讓OEM在決定天線安裝的位置時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頂或后視鏡、行李廂或保險桿，甚至是儀表板內(nèi)。O’Shea指出，無論天線模塊最終安裝在哪里，汽車制造商的每一個選擇都會讓天線模塊供貨商的設(shè)計與工程決定變得更復(fù)雜。
此外，De Ambroggi補充道：“車輛對于服務(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子的『安全與防護』功能?！崩?，eCall與V2X的應(yīng)用就是最佳寫照。
有鑒于車輛必須達到的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)要求，它所面對的“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，如果天線位于車頂，“我們就必須考慮高達105℃的高溫要求，振動則是另一項變量。還有，EMC與頻率干擾也十分重要。很遺憾地，車子的引擎仍然會發(fā)出大量『奇怪且擾人的』頻率。最后，車子一直處于移動中，時快時慢，這也影響到訊號接收/傳送的困難度?！?/FONT>
O’Shea總結(jié)道：“如何以具競爭力的成本讓多支天線能有效率地在小空間中運作，這正是目前汽車制造商的射頻(RF)團隊所面臨的最大挑戰(zhàn)?！?/FONT>
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，能讓他們能看到“如何進行布局及其對于性能的影響，而不必等待好幾個月的客制方案測試?！?/FONT>
智能天線?
De Ambroggi指出，Taoglas更像是一家傳統(tǒng)的“被動式”天線供貨商。不過，目前的市場上開始出現(xiàn)各種“智能天線”，其譯碼各種不同訊號(Cell、Wi-Fi、GPS等)的芯片就位于天線的實體位置。
相較于這一類新興的智能天線，O'Shea指出：“Taoglas的天線可以是被動式、主動式或甚至做成智能天線，主要取決于設(shè)計項目、汽車制造商以及涉入程度。”
他坦承，該公司剛推出的參考設(shè)計是純天線設(shè)計，而且是被動式天線。然而，同時也是特別之處在于其GNSS通常也整合了主動式或智能天線模塊。
他說：“在OEM汽車領(lǐng)域，Taoglas并不像Laird和Peiker等公司介入電子組件開發(fā)過程，而只是協(xié)助將天線整合于車內(nèi)或電子組件中。Taoglas目前也與Laird和Peiker等公司合作這一類的設(shè)計項目?！?/FONT>
值得注意的是，無論是否具備智能化，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：“你無法超越實體極限，但Taoglas開發(fā)的材料能補償天線接近的不利影響?！蹦壳?，Taoglas在其位于臺灣的制造廠生產(chǎn)天線。
對5G的胃口大開
許多人將5G視為最終實現(xiàn)安全、高度自動駕駛的關(guān)鍵。
Taoglas認(rèn)為，汽車制造商目前對于5G連網(wǎng)汽車的“胃口大開”，O'Shea說，“他們想看到5G在自動駕駛車的使用案例，并著手測試其性能?！贝蠹叶己荜P(guān)切5G連網(wǎng)能力的可靠度，畢竟，5G預(yù)計將在安全的自動駕駛技術(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也還沒準(zhǔn)備好在其參考設(shè)計中加進5G天線。
O’Shea說：“我們目前所掌握到的是美國所使用的頻率。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，以28GHz及其以上的5G毫米波(mmWave)頻譜來看，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的車輛之間如何在行駛中同步通訊，以及與5G有關(guān)的基地臺、交通號志與設(shè)備等細(xì)節(jié)目前仍不清楚。他強調(diào)，“這一切至少還需要2～3年的時間進行測試?！?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
