5G的引入顛覆了汽車行業(yè),。5G 汽車憑借其驚人的速度,、更好的連接性和更低的延遲,，將會改變汽車的工作方式,。

　　5G 的采用將使汽車變得更安全,、更高效,。5G 在聯(lián)網(wǎng)汽車中的未來涉及內(nèi)部和外部天線的戰(zhàn)略整合,，幫助汽車與 5G 網(wǎng)絡(luò)進行高速,、低延遲且可靠的通信。這種 5G 通信使得高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）,、實時交通更新,、遠程診斷和無縫娛樂體驗等各種應(yīng)用成為可能。隨著 5G 基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展,，聯(lián)網(wǎng)汽車將變得越來越精密,，并能夠充分發(fā)揮這一變革性技術(shù)的潛力。

　　5G的推動力

　　未來,，使用 5G 網(wǎng)絡(luò)的汽車需要具備增強的移動寬帶,、大規(guī)模機器式通信（mMTC）以及超可靠且低延遲的通信,。消費者通過增強的移動寬帶，只需數(shù)毫秒即可傳輸千兆字節(jié)的數(shù)據(jù),。mMTC 允許間歇性數(shù)據(jù)傳輸,，從而實現(xiàn)智慧城市，由5G連接的路燈,、紅綠燈和建筑控制交通流量,。在農(nóng)村地區(qū)，聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)則可以提高作物產(chǎn)量,，降低糧食成本,。對于自動駕駛汽車、遠程患者監(jiān)護和工業(yè)自動化等高風(fēng)險基礎(chǔ)設(shè)施來說,，超可靠且低延遲的通信至關(guān)重要,。這些作業(yè)方式推動了在不久的將來對更高連接性的需求。

　　5G在聯(lián)網(wǎng)汽車中的未來

　　5G 為汽車行業(yè)提供了新的商業(yè)機會,，并且提高了道路安全,。道路運營商可以利用從聯(lián)網(wǎng)車輛中收集的數(shù)據(jù)進行分析， 確保交通安全并避免事故發(fā)生,。

　　圖 1：聯(lián)網(wǎng)車輛屬于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的一部分

　　汽車制造商傾向于安裝車載安全傳感器,，以確保駕駛員的安全。汽車傳感器支持自動駕駛,，并且可在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下檢測交通擁堵情況和替代路線選擇,。新型 5G 基礎(chǔ)設(shè)施憑借經(jīng)過紅綠燈優(yōu)化的速度控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)各十字路口的交通,，以及自動駕駛車輛使用專用車道方便駕駛和移動,，將會創(chuàng)造更加便捷的駕駛體驗。憑借5G技術(shù),，汽車零事故的宏偉愿景將觸手可及,。

　　信號完整性管理

　　對于3G和4G，業(yè)界以低于6GHz的頻率使用非獨立（NSA）新無線電（NR）,。然而對于5G通信,，長期目標(biāo)是將6GHz以下頻率和24GHz至100GHz之間的頻譜結(jié)合起來。5G頻率分配分為FR1和FR2兩個頻段,。目前的新無線電（NR）標(biāo)準(zhǔn)支持600 MHz至50 GHz 以上的頻率,，在5G頻率范圍的下限和上限之間具有不同的信號特征。

　　FR1 頻段分為低頻段（600至700 MHz）和中頻段（2.5至3.7 GHz）,。這些頻率適用于 WiFi,、GPS、藍牙,、Zigbee 通信信號和其他非通信設(shè)備,。第二個頻段FR2包含 24至39 GHz 的毫米波（mmWave）頻率,。頻率越高，數(shù)據(jù)傳輸速度越快,。低頻段提供類似 4G 的 25 至 200 Mbps 下載速度,，而FR2頻段則可實現(xiàn)20 Gbps 的下行速度。毫米波的波長約為 1cm 至 1mm,，頻率范圍約為30 GHz至300 GHz,。

　　隨著頻率的不斷提高，信號完整性（SI）管理變得越來越困難,。速度提高的同時也要做出權(quán)衡：傳播受限于視距（LOS）,，隨著距離的增加衰減更快，并且更難以穿透建筑和茂密的植被,。這些損失可以通過部署更多的蜂窩來彌補,，尤其是在城市環(huán)境中?？梢允褂貌煌姆涓C配置來應(yīng)對毫米波頻率的實際情況,。

　　全向天線和信號強度方面的挑戰(zhàn)

　　汽車行業(yè)對5G的前景持樂觀態(tài)度，但在整合移動通訊與天線技術(shù)方面仍存在挑戰(zhàn),。目前，信號通過電纜連接從車頂?shù)奶炀€傳輸?shù)杰囕d電子設(shè)備,。由于需要更高的帶寬,，5G將探索從6到100 GHz的更寬工作頻率范圍，這就要求將電子設(shè)備安裝在靠近天線的位置,。然而,，天氣波動和高溫會對電子設(shè)備的性能和運行周期產(chǎn)生負(fù)面影響。頻率范圍的擴大增加了無線電場衰減,，導(dǎo)致只能從更短的距離接收信號,。這導(dǎo)致全向天線出現(xiàn)問題，無法接收信號或只能在有限范圍內(nèi)接收信號,。另外,，路邊裝置也必須配備定向天線，將信號傳輸?shù)竭^往車輛的設(shè)備上,。一些天線制造商正在合作解決該問題,。5G將使用FR2，即擴展的毫米波頻段,，比LTE頻段要寬10倍,。

　　天線解決方案

　　天線在無線高速通信、實現(xiàn)信息共享,、無縫車載娛樂以及物聯(lián)網(wǎng)擴展方面至關(guān)重要,。5G設(shè)備需要重新設(shè)計并高度優(yōu)化天線,，以支持新的頻率和傳輸方式。5G大規(guī)模 MIMO網(wǎng)絡(luò)具備更強的抗干擾能力,，并且使用波束成形技術(shù)來最大限度地提高信號傳輸,。

　　天線在現(xiàn)代汽車設(shè)計中很常見，每輛車上都會安裝多達二十幾個天線,。天線廠商如莫仕Molex 可針對任何連接要求提供定制的天線解決方案,。而且，這些解決方案在經(jīng)過設(shè)計和測試后,，完全符合汽車和商用車OEM廠商的規(guī)格要求,。莫仕工程師采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的射頻專業(yè)知識開發(fā)一流的天線，確保實現(xiàn)卓越的連接性,。

　　天線需要安裝在車廂安全環(huán)境內(nèi)外的戰(zhàn)略位置,，并與車身控制模塊（BCM）系統(tǒng)相連。設(shè)計人員需要訪問內(nèi)部和外部的天線解決方案才能在現(xiàn)代汽車內(nèi)實現(xiàn)無鑰匙功能,。他們需要一個占地面積小的PCB板載天線,，以及一個密封的外部天線用于非車廂安裝。

　　每輛車都會發(fā)送大量數(shù)據(jù),。該系統(tǒng)采用多輸入多輸出（MIMO）發(fā)射器和接收器同時傳輸大量數(shù)據(jù),。滿足這一苛刻要求的最新解決方案是多合一集成天線，它支持一系列 MIMO技術(shù),，包括 5G NR 4x4/LTE MIMO和 WiFi MIMO,，并結(jié)合使用多個WiFi 5G 天線作為導(dǎo)航的GNSS解決方案。這些多天線解決方案將為自動駕駛汽車所需的大量數(shù)據(jù)提供需要的帶寬,。

　　外部天線

　　莫仕提供電纜連接的外部天線,，它的外殼采用的是堅固耐用的熱塑性材料，并且能夠提供卓越的射頻性能,。這些天線適用于各種環(huán)境,，包括高濕度、腐蝕性化學(xué)品,、極端溫度,、沖擊和振動。莫仕已將其在堅固連接系統(tǒng)和外殼方面的專業(yè)知識應(yīng)用于外部天線,，可提供標(biāo)準(zhǔn)的粘合,、磁吸和螺栓固定選項。天線和電纜既可以采用標(biāo)準(zhǔn)配置,，也可以定制,。其不斷擴展的創(chuàng)新天線產(chǎn)品系列包括用于2G/3G/4G/5G模塊和設(shè)備的現(xiàn)成 LTE/5G天線。這些天線可提供卓越的覆蓋范圍,、可靠性,、高效率和峰值增益,，使其成為不同無線和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的理想選擇。多協(xié)議解決方案支持 GSM,、CDMA,、UMTS、LTE,、5G NR等蜂窩頻段,，適合各種應(yīng)用。

　　圖 2：LTE/5G 蜂窩外部天線

　　內(nèi)部天線

　　擋風(fēng)玻璃或車頂?shù)葍?nèi)部天線與車輛結(jié)構(gòu)融為一體,，可提供美觀而令人愉悅的保護,。但是，金屬機身可能會造成干擾并影響性能,。車外的外部天線可以更好地接收信號,，因而用于自動駕駛和實時通信等應(yīng)用。但視覺上并不美觀,，而且容易損壞,。莫仕利用其行業(yè)領(lǐng)先的專業(yè)知識和能力為無線和移動應(yīng)用設(shè)計和制造定制的天線解決方案，專注于采用 MID/LDS,、柔性,、沖壓和陶瓷技術(shù)的小型多頻段和互補天線。

　　MID/LDS技術(shù)可為模制互連器件提供靈活性和三維設(shè)計自由,。它由一家供應(yīng)商提供工程服務(wù)和制造工藝,，從而確保質(zhì)量、一致性和經(jīng)濟效益,。LDS技術(shù)支持將多個天線集成到一臺設(shè)備中。

　　組合天線

　　莫仕組合天線擴展了頻率范圍,，支持多種無線通信協(xié)議,、遠程連接、高功率效率和輕松集成,。隨著WiFi/GPS應(yīng)用變得越來越小,，它們需要更小但性能更高的天線，來覆蓋整個GNSS 頻段,。莫仕的緊湊型2.4/5 GHz組合型GPS/WiFi陶瓷天線是一種具有成本競爭力的解決方案,。

　　先進的WiFi應(yīng)用需要堅固耐用的天線來實現(xiàn)高屏障穿透和可靠的連接。莫仕兼容WiFi HaLow 的三頻段陶瓷天線具有抗干擾性,，支持比 2.4/5 GHz連接更大但更低的頻率范圍,，在更廣的范圍內(nèi)以更低的功率運行，并支持多種設(shè)備,。無線通信開發(fā)人員更喜歡可以立即集成的天線,，而莫仕GPS/WiFi 組合型平衡PCB和柔性天線采用偶極設(shè)計,，可實現(xiàn)平衡傳輸。

　　5G連接器

　　毫米波系統(tǒng)中的連接器在幾何形狀,、尺寸和材料選擇方面面臨挑戰(zhàn),，同時還要與傳輸線路的特性阻抗相匹配。阻抗匹配對于減少信號反射和最大限度傳輸功率至關(guān)重要,。5G連接器必須處理比前幾代產(chǎn)品更高的功率,，瞬時電流可能達到15A+以上。設(shè)計考慮因素包括短射頻終端,、增加屏蔽以及獨特的屏蔽位置,。先進的 5G應(yīng)用需要節(jié)省PCB空間、具有高性價比和各種設(shè)計功能,，以滿足客戶的應(yīng)用需求,。5G15系列連接器可最大限度節(jié)省PCB空間，支持高達15 GHz的頻率,，并且具有EMI屏蔽,，堅固的配接以及電源和高速信號選項的引腳分配。它的過模設(shè)計可防止將引腳拔出,，同時堅固的大型電源和接地釘可防止在配接時損壞互連器件,。

　　5G15系列連接器具有高度通用性，可取代FPC電纜上的多根同軸電纜,，支持5G毫米波,，6 GHz以下頻率和4G/LTE應(yīng)用，并且在單個連接器中結(jié)合了射頻和非射頻連接,。在具有2射頻 + 1.0A電源或4射頻但無電源配置的天線模塊中,，可以靈活分配電源和高速信號的引腳。

　　憑借莫仕專有的觸點屏蔽和射頻終端隔離技術(shù),，5G25系列連接器為高頻（25 GHz）需求提供了行業(yè)領(lǐng)先的信號完整性能,。連接器的易損性使其制造商必須提供卓越的電氣可靠性，因為它們必須堅固耐用,，能夠承受粗暴的處理或嚴(yán)苛的工作條件,。設(shè)計靈活性對于這些連接器適應(yīng)廣泛的行業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。5G25系列獨有的插頭和插座設(shè)計滿足了移動,、可穿戴設(shè)備和5G行業(yè)對射頻連接器需要易于部署的要求,，這些連接器可在需要配合公差的組裝過程中輕松部署，同時又能夠保持電氣接觸的可靠性,。

　　結(jié)語

　　作為連接解決方案提供商,，莫仕正以其先進的天線技術(shù)、天線集成、信號增強方案,、物聯(lián)網(wǎng)連接創(chuàng)新,，來影響5G在聯(lián)網(wǎng)汽車中的發(fā)展前景。 通過精心設(shè)計和制造高性能的內(nèi)部和外部天線,，莫仕不僅滿足了汽車行業(yè)對技術(shù)與美學(xué)的雙重高標(biāo)準(zhǔn),，確保了卓越的信號接收能力，還致力于克服汽車金屬構(gòu)造帶來的信號干擾挑戰(zhàn),，從而提升天線性能,，促進車輛與物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的高效流通。e絡(luò)盟以其快速響應(yīng)的供應(yīng)鏈體系,、可靠的產(chǎn)品來源以及深厚的行業(yè)知識,，為電子與工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計、維護及維修提供一站式解決方案,。作為莫仕信賴的合作伙伴,，e絡(luò)盟幫助廣大客戶輕松選購莫仕各種5G連接解決方案，從而加速其創(chuàng)新步伐,，把握5G時代的無限可能,。

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