5G 技術發(fā)展如火如荼，將全面顛覆人類的生活。GSMA 協會預估，2025年全球5G的滲透率將達18億，占全球行動通訊連接數的21%。5G超低延遲、大帶寬、萬物相連的三大特性，讓萬物聯網不再遙不可及，智慧生活、智慧城市、智慧工廠等場景，將讓5G射頻（RF）新產品在未來幾年百花齊放，如：可穿戴式設備、家用產品、自駕車、機器人、手持式電子裝置等。

5G與4G的差異

4G與5G有什么差異呢？首先，5G Sub-6GHz（FR1）的傳輸頻率上升到最高7.125GHz，而4G使用 3.8 GHz以下的低頻段。隨著低頻段逐漸被占滿，及制程越趨先進，5G毫米波（FR2）技術更往24.25至52.6 GHz的高頻段發(fā)展，遠高于4G所使用的頻率。

其次，5G擁有的帶寬較大，搭配載波聚合技術（CA）讓FR1頻帶寬度可達100 MHz，FR2可達400 MHz，加上使用雙載波聚合技術可讓帶寬翻倍，達到更快的傳輸速度。其中毫米波更是實現「真5G」的重要推手，能讓5G手機的傳輸速度比4G手機快 10 倍！

第三，5G與4G最大不同處在于頻段，特別是FR2所規(guī)范的頻率于毫米波頻段，損耗較大且穿透力差。所以5G FR2基地臺覆蓋相對于4G的范圍小，較適合以多個小基站布建在人口密集的都會區(qū)，或可用來紓解如體育館、捷運等人潮擁擠熱點的聯機需求。

開發(fā) 5G產品兩大技術挑戰(zhàn)

然而，5G高頻段、大帶寬的特性，卻讓企業(yè)在開發(fā)5G產品時，面臨兩大技術挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)1：天線數量增加，考驗天線設計的技術。舉例來說，4G手機只放置 4 支天線，5G手機卻要放入11支或甚至更多的天線，與以往設計天線的方式截然不同，必須縮小天線尺寸，才能放入同樣尺寸或更小的產品內。但縮小天線會降低射頻能力，得在天線尺寸與法規(guī)、產品規(guī)格之間取得平衡。

挑戰(zhàn)2：天線密集度高，容易互相干擾，天線仿真和射頻電路設計的能力將是關鍵。

5G產品項目開發(fā)中，最常見的痛點就是設計天線的尺寸和擺放位置，沒有一并考慮對射頻電路及機構設計的影響。

一般電子代工廠為客戶制造5G產品時，若將天線委外設計，承接的供貨商只聚焦天線設計，缺乏與射頻、機構設計團隊及時討論，而造成天線特性的誤差。這樣就無法從系統(tǒng)整合的角度設計產品，很難達成客戶對5G產品規(guī)格的要求，從而影響產品交期及上市的時程。

產品快速迭代、不斷推陳出新，電子制造服務的能力也得與時俱進。2020年完整的國際5G標準正式出爐，因應客戶5G新產品的需求，為了布局完整的5G能力，建置模擬、設計、測試的設備，USI環(huán)旭電子在2020 年斥資上億元打造先進5G實驗室，于2021年第二季完工，成為電子制造服務產業(yè)在早期就投入5G實驗室的先驅者。

一站式5G射頻測試鏈

USI環(huán)旭電子的5G實驗室擁有一站式射頻測試鏈，完整四個階段包含5G FR1/FR2的射頻板端設計及驗證（RF Board Validation）；5G FR1/FR2天線設計、模擬及OTA量測（Antenna Design/Simulation/OTA Test）；通訊協議開發(fā)及驗證（Protocol Development）；量產開發(fā)測試（MFG Test Development），有四大優(yōu)勢如下：

優(yōu)勢1》高度系統(tǒng)整合的一站式服務，快速響應市場需求

但凡與客戶共同律訂好5G產品的規(guī)格，USI環(huán)旭電子就能協助客戶完成5G產品，可謂是高科技產業(yè)的創(chuàng)新智囊團?？蛻舨豁毢馁Y大量經費在自行建構測試設備，USI環(huán)旭電子提供一站式5G射頻測試鏈，擁有模擬、測試設備，讓產品從天線設計、射頻板端設計、射頻量測、完成產品驗證、量產制造的一站式服務得以實現，滿足企業(yè)客戶欲快速開發(fā)、上市（Time to Market）的需求。

優(yōu)勢2》設計開發(fā)經驗多元化，助攻 5G 新產品

從手機、穿戴裝置、手持式電子裝置、倉儲點貨機、POS機到投影機，USI環(huán)旭電子設計過各式各樣的產品，除了具備無線通信產品的設計與開發(fā)能力，更擁有協助國際大廠設計5G新產品的經驗。因此面對多樣化的5G新產品，在USI環(huán)旭電子都能找到對應的部門及射頻設計工程師，快速幫客戶解決開發(fā)的問題。

優(yōu)勢3》豐富的模擬及設計經驗，節(jié)省項目開發(fā)時間

USI環(huán)旭電子在產品開發(fā)前期使用模擬軟件協助設計開發(fā)，評估天線的特性和表現，并確認設計能通過合規(guī)的驗證測試。模擬出最接近產品實機的數據，能及早發(fā)現實體產品制造后所可能產生的問題，盡快調整設計，避免在量產后才發(fā)現產品效能問題，導致產品失敗。

USI環(huán)旭電子具備模擬及設計的能力，縮短項目開發(fā)的前期評估流程，整體節(jié)省20至30％項目時間。

優(yōu)勢4》擁有射頻量測設備，能完成多項驗證

USI環(huán)旭電子5G實驗室所采用的射頻量測設備，與符合國際通訊標準的實驗室相同，同時掌握關鍵主流驗證軟件，涵蓋多項驗證項目，能在廠內直接驗證及測試，如待測物的總輻射功率指標（TRP）、待測物接收靈敏度指標（TIS）等，確保產品符合3GPP全球法規(guī)及最新監(jiān)管要求。全球5G實驗室之間公認的OTA測試可容忍誤差范圍是2dB，而USI實驗室的測試數據與最終產品通過認證的結果相比，誤差范圍在1 dB以內，測試的準確度在業(yè)界中算是相當優(yōu)秀。

5G產品開發(fā)第一步：天線設計與電磁模擬

射頻設計、測試的第一階段是天線設計與電磁模擬。5G產品開發(fā)的第一步，是依照客戶給出的規(guī)格，評估天線的特性。要達到良好的傳輸效果，天線的設計需要有足夠的凈空區(qū)，但像手機或穿戴裝置本身輕薄短小，空間有限，加上消費者對屏幕屏占比和相機較有感，往往壓縮天線和電路板的空間，寸土寸金，各零件只得搶地盤。

天線模擬設計的重點是如何在有限的產品空間中設計出能達到國際規(guī)范、客戶規(guī)格的天線配置？其中關鍵在于天線、射頻電路、機構設計團隊三方密切合作。

USI環(huán)旭電子5G實驗室的天線設計團隊，具備電磁模擬、整合設計、OTA測試等三大能力：

電磁模擬：我們采用業(yè)界公認最可靠的高階三維電磁模擬軟件，模擬整機天線的特性、搭配電路設計，協助產品開發(fā)跟認證。例如，模擬在行動裝置中，天線的散射參數、輻射場型、天線增益、電磁場及功率密度分布等特性。此外可加入頭手模型來評估電磁波吸收率（SAR），亦可評估助聽器兼容性（HAC），確認聽障人士使用產品無虞。

整合設計：針對無線通信技術設計陶瓷、雷雕、芯片、PCB、金屬等不同材質及制造方式的天線單體。我們搭配整機系統(tǒng)來開發(fā)設計所有裝置上的天線，并且透過與機構（ME）、射頻（RF）、電子工程（EE）團隊合作，及時的優(yōu)化天線設計，達成客戶規(guī)格。

OTA測試：依據各國電信商的標準，USI 5G實驗室能提供4G， 5G FR1， 5G FR2的OTA測試服務，能幫客戶減少第三方實驗室測試的費用與節(jié)省除錯時間成本。

值得一提的是，我們能在設計中布建可調整式天線，讓每個天線負責不同的頻率，藉此縮小5G的天線，在產品內放置更多天線數量，分批達到5G高速傳輸的效果。

USI環(huán)旭電子是射頻領域的專家，新建置的5G實驗室，具備完整的射頻設計、測試鏈。一站式的開發(fā)制造服務，能讓客戶在產品開發(fā)的過程中無后顧之憂，成為企業(yè)的強力后盾，助攻產業(yè)搭上5G高速列車。