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5G 技术发展如火如荼，将全面颠覆人类的生活。GSMA 协会预估，2025年全球5G的渗透率将达18亿，占全球行动通讯连接数的21%。5G超低延迟、大带宽、万物相连的三大特性，让万物联网不再遥不可及，智慧生活、智慧城市、智慧工厂等场景，将让5G射频（RF）新产品在未来几年百花齐放，如：可穿戴式设备、家用产品、自驾车、机器人、手持式电子装置等。

5G与4G的差异

4G与5G有什么差异呢？首先，5G Sub-6GHz（FR1）的传输频率上升到最高7.125GHz，而4G使用 3.8 GHz以下的低频段。随着低频段逐渐被占满，及制程越趋先进，5G毫米波(FR2)技术更往24.25至52.6 GHz的高频段发展，远高于4G所使用的频率。

其次，5G拥有的带宽较大，搭配载波聚合技术(CA)让FR1频带宽度可达100 MHz，FR2可达400 MHz，加上使用双载波聚合技术可让带宽翻倍，达到更快的传输速度。其中毫米波更是实现「真5G」的重要推手，能让5G手机的传输速度比4G手机快 10 倍！

第三，5G与4G最大不同处在于频段，特别是FR2所规范的频率于毫米波频段，损耗较大且穿透力差。所以5G FR2基地台覆盖相对于4G的范围小，较适合以多个小基站布建在人口密集的都会区，或可用来纾解如体育馆、捷运等人潮拥挤热点的联机需求。
 

开发 5G产品两大技术挑战

然而，5G高频段、大带宽的特性，却让企业在开发5G产品时，面临两大技术挑战。
 

• 挑战1：天线数量增加，考验天线设计的技术。举例来说，4G手机只放置 4 支天线，5G手机却要放入11支或甚至更多的天线，与以往设计天线的方式截然不同，必须缩小天线尺寸，才能放入同样尺寸或更小的产品内。但缩小天线会降低射频能力，得在天线尺寸与法规、产品规格之间取得平衡。

• 挑战2：天线密集度高，容易互相干扰，天线仿真和射频电路设计的能力将是关键。

5G产品项目开发中，最常见的痛点
就是设计天线的尺寸和摆放位置，
没有一并考虑对射频电路及机构设计的影响。

延伸阅读：踏入射频领域前，你必须了解的设计与功能


一般电子代工厂为客户制造5G产品时，若将天线委外设计，承接的供货商只聚焦天线设计，缺乏与射频、机构设计团队及时讨论，而造成天线特性的误差。这样就无法从系统整合的角度设计产品，很难达成客户对5G产品规格的要求，从而影响产品交期及上市的时程。

产品快速迭代、不断推陈出新，电子制造服务的能力也得与时俱进。2020年完整的国际5G标准正式出炉，因应客户5G新产品的需求，为了布局完整的5G能力，建置模拟、设计、测试的设备，USI环旭电子在2020 年斥资上亿元打造先进5G实验室，于2021年第二季完工，成为电子制造服务产业在早期就投入5G实验室的先驱者。

一站式5G射频测试链

USI环旭电子的5G实验室拥有一站式射频测试链，完整四个阶段包含5G FR1/FR2的射频板端设计及验证(RF Board Validation)；5G FR1/FR2天线设计、模拟及OTA量测(Antenna Design/Simulation/OTA Test)；通讯协议开发及验证(Protocol Development)；量产开发测试(MFG Test Development)，有四大优势如下：
 

优势1》高度系统整合的一站式服务，快速响应市场需求

但凡与客户共同律订好5G产品的规格，USI环旭电子就能协助客户完成5G产品，可谓是高科技产业的创新智囊团。客户不须耗资大量经费在自行建构测试设备，USI环旭电子提供一站式5G射频测试链，拥有模拟、测试设备，让产品从天线设计、射频板端设计、射频量测、完成产品验证、量产制造的一站式服务得以实现，满足企业客户欲快速开发、上市（Time to Market）的需求。

优势2》设计开发经验多元化，助攻 5G 新产品

从手机、穿戴装置、手持式电子装置、仓储点货机、POS机到投影机，USI环旭电子设计过各式各样的产品，除了具备无线通信产品的设计与开发能力，更拥有协助国际大厂设计5G新产品的经验。因此面对多样化的5G新产品，在USI环旭电子都能找到对应的部门及射频设计工程师，快速帮客户解决开发的问题。

优势3》丰富的模拟及设计经验，节省项目开发时间

USI环旭电子在产品开发前期使用模拟软件协助设计开发，评估天线的特性和表现，并确认设计能通过合规的验证测试。模拟出最接近产品实机的数据，能及早发现实体产品制造后所可能产生的问题，尽快调整设计，避免在量产后才发现产品效能问题，导致产品失败。

USI环旭电子具备模拟及设计的能力，
缩短项目开发的前期评估流程，
整体节省 20-30％ 项目时间。

优势4》拥有射频量测设备，能完成多项验证 

USI环旭电子5G实验室所采用的射频量测设备，与符合国际通讯标准的实验室相同，同时掌握关键主流验证软件，涵盖多项验证项目，能在厂内直接验证及测试，如待测物的总辐射功率指标(TRP)、待测物接收灵敏度指标(TIS)等，确保产品符合3GPP全球法规及最新监管要求。全球5G实验室之间公认的OTA测试可容忍误差范围是2dB，而USI实验室的测试数据与最终产品通过认证的结果相比，误差范围在1 dB以内，测试的准确度在业界中算是相当优秀。

5G产品开发第一步：天线设计与电磁模拟

射频设计、测试的第一阶段是天线设计与电磁模拟。5G产品开发的第一步，是依照客户给出的规格，评估天线的特性。要达到良好的传输效果，天线的设计需要有足够的净空区，但像手机或穿戴装置本身轻薄短小，空间有限，加上消费者对屏幕屏占比和相机较有感，往往压缩天线和电路板的空间，寸土寸金，各零件只得抢地盘。

天线模拟设计的重点是如何在有限的产品空间中
设计出能达到国际规范、客户规格的天线配置
其中关键在于天线、射频电路、机构设计团队三方密切合作。

USI环旭电子5G实验室的天线设计团队，具备电磁模拟、整合设计、OTA测试等三大能力：
 

• 电磁模拟：我们采用业界公认最可靠的高阶三维电磁模拟软件，模拟整机天线的特性、搭配电路设计，协助产品开发跟认证。例如，模拟在行动装置中，天线的散射参数、辐射场型、天线增益、电磁场及功率密度分布等特性。此外可加入头手模型来评估电磁波吸收率(SAR)，亦可评估助听器兼容性(HAC)，确认听障人士使用产品无虞。

• 整合设计：针对无线通信技术设计陶瓷、雷雕、芯片、PCB、金属等不同材质及制造方式的天线单体。我们搭配整机系统来开发设计所有装置上的天线，并且透过与机构(ME)、射频(RF)、电子工程(EE)团队合作，及时的优化天线设计，达成客户规格。

• OTA测试：依据各国电信商的标准，USI 5G实验室能提供4G, 5G FR1, 5G FR2的OTA测试服务，能帮客户减少第三方实验室测试的费用与节省除错时间成本。