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實現高效5G前端設計 模擬工具扮要角

文‧侯冠州 發布日期:2019/01/23 關鍵字:5GANSYSNI毫米波

為實現5G標準所設定的技術性能目標,新技術的引進勢在必行,以打造更高效能的射頻系統。對此,安矽思(ANSYS)資深應用工程師吳俊昆指出,5G有望在2019開始蓬勃發展;不過,進入5G時代後,許多關於毫米波的應用和技術也應運而生,因而會出現眾多新挑戰。

像是需要較小的物理尺寸、較短的波長及更高的設計靈敏度;更多新的材料需進行測試;頻率越高帶來越多的損耗,因此必須有效避免;以及溫度影響變得越來越顯著,像是由於熱漲冷縮影響,有可能出現中午能夠收到5G訊號,但到夜晚卻無法等狀況,這些都是邁入5G毫米波設計時需要面臨的挑戰。

國家儀器(NI)大中華暨東南亞區域技術經理連俊憲則表示,5G潛在商機十分龐大,像是車聯網、智慧路燈、智慧城市等應用都未來都將以5G為基礎;然而,要實現這些應用,重點在於5G元件的設計須符合3GPP等標準組織所訂出的規範,帶給消費者良好的使用體驗。

連俊憲進一步說明,不過,6GHz以上的5G毫米波應用,最主要的挑戰便是損耗,而要補足損耗,實現5G應用,前端須添加更多濾波器、功率放大器等,不僅會帶來更多的設計挑戰,也勢將會增加設計成本和時間。因此,這是目前5G射頻系統(RF和毫米波)須解決的困境。

因此,要克服上述挑戰,設計出能因應高頻應用的5G射頻系統,於實體設計時便需要有完善的模擬工具從旁輔助,以便先行驗證。為此,安矽思和國家儀器都備有相關模擬方案,進而簡化設計難度與成本。

例如安矽思旗下的ANSYS HFSS軟體,目的在計算各種各樣的微波、RF和高速數位化等問題。該產品提供三維全波精度的模擬技術,從而實現 RF和高速設計,透過高級電磁場求解器和高效諧波平衡和瞬態電路求解器之間的動態連結,進而加快反覆運算和物理原型製作的時程,滿足工程團隊於天線、RF微波元件、高速互連、連接器、IC封裝和 PCB等設計需求。

至於NI則是提供Visual System Simulator,Visual System Simulator(VSS),為當今複雜的通訊系統提供了一個完整的軟體設計環境。該產品使工程師們能夠在通訊設計中為每個底層元件設計合適的系統架構,制定適當的規範。與AWR的旗艦射頻/微波設計套件Microwave Office一樣,VSS也建立在AWR獨特的統一資料模型之上,實現了系統和電路的協同模擬。

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