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5G 技術發展如火如荼，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，佔全球行動通訊連接數的21%。5G超低延遲、大頻寬、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有什麼差異呢？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。隨著低頻段逐漸被佔滿，及製程越趨先進，5G毫米波(FR2)技術更往24.25至52.6 GHz的高頻段發展，遠高於4G所使用的頻率。

其次，5G擁有的頻寬較大，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頻寬翻倍，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最大不同處在於頻段，特別是FR2所規範的頻率於毫米波頻段，損耗較大且穿透力差。所以5G FR2基地台覆蓋相對於4G的範圍小，較適合以多個小基站佈建在人口密集的都會區，或可用來紓解如體育館、捷運等人潮擁擠熱點的連線需求。
 

• 挑戰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、產品規格之間取得平衡。

• 挑戰2：天線密集度高，容易互相干擾，天線模擬和射頻電路設計的能力將是關鍵

5G產品專案開發中，最常見的痛點
就是設計天線的尺寸和擺放位置，
沒有一併考慮對射頻電路及機構設計的影響。​​​​​

延伸閱讀：踏入射頻領域前，你必須了解的設計與功能


一般電子代工廠為客戶製造5G產品時，若將天線委外設計，承接的供應商只聚焦天線設計，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。這樣就無法從系統整合的角度設計產品，很難達成客戶對5G產品規格的要求，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，電子製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，為了佈局完整的5G能力，建置模擬、設計、測試的設備，USI環旭電子在2020 年斥資上億元打造先進5G實驗室，於2021年第二季完工，成為電子製造服務產業在早期就投入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)；通訊協定開發及驗證(Protocol Development)；量產開發測試(MFG Test Development)，有四大優勢如下：

 

優勢1》高度系統整合的一站式服務，快速回應市場需求

但凡與客戶共同律訂好5G產品的規格，USI環旭電子就能協助客戶完成5G產品，可謂是高科技產業的創新智囊團。客戶不須耗資大量經費在自行建構測試設備，USI環旭電子提供一站式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、量產製造的一站式服務得以實現，滿足企業客戶欲快速開發、上市（Time to Market）的需求。

優勢2》設計開發經驗多元化，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環旭電子設計過各式各樣的產品，除了具備無線通訊產品的設計與開發能力，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的問題。

優勢3》豐富的模擬及設計經驗，節省專案開發時間

USI環旭電子在產品開發前期使用模擬軟體協助設計開發，評估天線的特性和表現，並確認設計能通過合規的驗證測試。模擬出最接近產品實機的數據，能及早發現實體產品製造後所可能產生的問題，盡快調整設計，避免在量產後才發現產品效能問題，導致產品失敗。

USI環旭電子具備模擬及設計的能力，
縮短專案開發的前期評估流程，
整體節省 20-30％ 專案時間。

優勢4》擁有射頻量測設備，能完成多項驗證 

USI環旭電子5G實驗室所採用的射頻量測設備，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體，涵蓋多項驗證項目，能在廠內直接驗證及測試，如待測物的發射功率指標(TRP)、待測物接收靈敏度指標(TIS)等，確保產品符合3GPP全球法規及最新監管要求。全球5G實驗室之間公認的OTA測試可容忍誤差範圍是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，誤差範圍在1 dB以內，測試的準確度在業界中算是相當優秀。

5G產品開發第一步：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產品開發的第一步，是依照客戶給出的規格，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淨空區，但像手機或穿戴裝置本身輕薄短小，空間有限，加上消費者對螢幕屏佔比和相機較有感，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範、客戶規格的天線配置？
其中關鍵在於天線、射頻電路、機構設計團隊三方密切合作。

USI環旭電子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：我們採用業界公認最可靠的高階三維電磁模擬軟體，模擬整機天線的特性、搭配電路設計，協助產品開發跟認證。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人體吸收電磁波的強度(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：針對無線通訊技術設計陶瓷、雷雕、晶片、PCB、金屬等不同材質及製造方式的天線單體。我們搭配整機系統來開發設計所有裝置上的天線，並且透過與機構(ME)、射頻(RF)、電子工程(EE)團隊合作，及時的優化天線設計，達成客戶規格。

• 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省除錯時間成本。

值得一提的是，我們能在設計中佈建可調整式天線，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。一站式的開發製造服務，能讓客戶在產品開發的過程中無後顧之憂，成為企業的強力後盾，助攻產業搭上5G高速列車。