究竟需要多少天線才能讓一輛車子具備自動駕駛的能力?愛爾蘭天線技術供貨商Taoglas認為，在高度自動化車輛興起的時代，大約需要多達18根天線，才足以驅動下一代的連網(wǎng)車輛...
未來，一輛車子究竟需要使用多少天線，才能具備自動駕駛的能力?
這可不是在開玩笑的!根據(jù)愛爾蘭天線技術供貨商——銳鋒(Taoglas)認為，在高度自動化車輛興起的時代，大約需要多達18根天線，才足以驅動下一代的連網(wǎng)車輛。當然，這是基于自動駕駛車都需要接取至5G網(wǎng)絡的前提假設。
就算是在沒有5G網(wǎng)絡的情況下，汽車制造商目前所設計的連網(wǎng)車輛也需要具有各種天線的解決方案，包括從連網(wǎng)用的蜂巢式天線、連接熱點的Wi-Fi以及導航用的GNSS，到緊急呼叫系統(tǒng)以及其他定位技術、衛(wèi)星廣播、AM/FM、對象偵測用的雷達、智能手機與其他裝置用的藍牙，以及車對車與車對基礎設施(V2V/V2I)等應用的專用短距離通訊(DSRC)天線。
為此，Taoglas推出了名為Axiom的參考設計，可實現(xiàn)輕薄、小型的多天線(約有9根天線)解決方案。Taglas成立于2007年，專為工業(yè)市場供應天線;該公司有50%的業(yè)務來自交通運輸，包括卡車、公交車和汽車。
Axiom的9合1天線參考設計(來源：Taoglas)
天線越多越好?
那么，汽車OEM近來在連網(wǎng)能力方面的需求出現(xiàn)了什么變化?Taoglas共同執(zhí)行長Dermot O’Shea表示，天線的數(shù)量正呈指數(shù)級增加。汽車制造商不斷地增加車用天線，而非試圖減少使用量。但有些用戶并不需要AM/FM天線，因為他們用的是經由板載Wi-Fi傳送的因特網(wǎng)廣播，或是訂閱衛(wèi)星廣播服務。但汽車制造商基本上并不情愿減少任何“功能”。
因此，天線供貨商面對著巨大的挑戰(zhàn)。他們必須保持最小封裝、讓天線模塊更易于組裝(最好是無需手動組裝)，而且還要價格便宜。最重要的是，天線數(shù)組必須“真正具備高性能”，O'Shea表示，雖然各種功能都做在一個小封裝中，但OEM仍期望所有的天線都能隨時正常作業(yè)。
已經習慣用一指搞定所有連網(wǎng)功能的智能手機用戶，遇到汽車一駛進地下停車場就失去GPS訊號的情況，可能會傷透腦筋。O'Shea說：“別擔心你的車子找不到GPS衛(wèi)星訊號，因為當這種情況發(fā)生時，他們責怪的是汽車制造商，而不是天線供貨商?！?/FONT>
IHS Markit車用電子首席分析師Luca De Ambroggi認同這個看法?！皬奈迥昵伴_始，連網(wǎng)能力所扮演的角色急劇變化，因為車輛需要越來越多的嵌入式解決方案與技術。因此，他們已經不再以智能手機為中心了，而是成為車載嵌入式電子產品的一部份。”
他指出，在汽車市場的搭售率可望進一步發(fā)展?！八麄儾粌H可用于高階車輛，也出現(xiàn)在中階經濟型的細分市場中?！?/FONT>
據(jù)De Ambroggi的觀察，這種市場成長來自于一連串的驅動力量，包括技術成本降低，以及整合度更高(整合Wi-Fi、BT、NFC等多種無線技術的單芯片出現(xiàn))。同時，汽車制造商為了應對更高的需求與功能條件，也從“簡單”的信息娛樂功能(如熱點和手機配對)升級至復雜的要求，例如系統(tǒng)更新/升級、診斷等;預計在不久的將來，V2V和 V2I等與安全攸關的應用以及有關AI的數(shù)據(jù)收集也將進一步帶動成長。
簡言之，汽車OEM與一線供貨商并非來自固有連網(wǎng)能力的工程環(huán)境，因此，他們在設計連網(wǎng)車輛所需的的資源與經驗方面“遠落于技術曲線之后”。因此，據(jù)O'Shea的觀察，“他們目前正面對必須加速設計的壓力?！?/FONT>
車用天線和手機天線有何不同?
由于智能手機供貨商已經成功地在手機中整合多支天線，也許有人會問：在比手機更大的車子上整合多支天線還有什么困難?
事實上，這可是個大工程。O’Shea提出了幾點原因：首先，針對車用天線進行安全、溫度與振動等標準測試的要求更嚴格。O’Shea解釋，目前智能手機所用的安全標準并不直接適用于車規(guī)。
其次，當今的車子不再是簡單地用鐵打造，這表示車用天線可以從車頂移至車內。也許這對安裝天線來說是個好消息，但卻讓OEM在決定天線安裝的位置時一下子有了更多的選擇。
因此，天線模塊供貨商不能再只提供一種“放諸四海皆準”的通用解決方案，而是必須考慮到天線模塊是否適合安裝在車頂或后視鏡、行李廂或保險桿，甚至是儀表板內。O’Shea指出，無論天線模塊最終安裝在哪里，汽車制造商的每一個選擇都會讓天線模塊供貨商的設計與工程決定變得更復雜。
此外，De Ambroggi補充道：“車輛對于服務質量與可靠度的需求也相當高，畢竟連網(wǎng)能力還可能影響到車子的『安全與防護』功能?！崩纾琫Call與V2X的應用就是最佳寫照。
有鑒于車輛必須達到的關鍵標準要求，它所面對的“溫度、嚴苛環(huán)境與電磁兼容性(EMC)”挑戰(zhàn)就更重大了。例如，De Ambroggi說，如果天線位于車頂，“我們就必須考慮高達105℃的高溫要求，振動則是另一項變量。還有，EMC與頻率干擾也十分重要。很遺憾地，車子的引擎仍然會發(fā)出大量『奇怪且擾人的』頻率。最后，車子一直處于移動中，時快時慢，這也影響到訊號接收/傳送的困難度?！?/FONT>
O’Shea總結道：“如何以具競爭力的成本讓多支天線能有效率地在小空間中運作，這正是目前汽車制造商的射頻(RF)團隊所面臨的最大挑戰(zhàn)?！?/FONT>
因此，他坦承，每一家制造商都需要具差異化的解決方案，提供多天線的參考設計，能讓他們能看到“如何進行布局及其對于性能的影響，而不必等待好幾個月的客制方案測試。”
智能天線?
De Ambroggi指出，Taoglas更像是一家傳統(tǒng)的“被動式”天線供貨商。不過，目前的市場上開始出現(xiàn)各種“智能天線”，其譯碼各種不同訊號(Cell、Wi-Fi、GPS等)的芯片就位于天線的實體位置。
相較于這一類新興的智能天線，O'Shea指出：“Taoglas的天線可以是被動式、主動式或甚至做成智能天線，主要取決于設計項目、汽車制造商以及涉入程度。”
他坦承，該公司剛推出的參考設計是純天線設計，而且是被動式天線。然而，同時也是特別之處在于其GNSS通常也整合了主動式或智能天線模塊。
他說：“在OEM汽車領域，Taoglas并不像Laird和Peiker等公司介入電子組件開發(fā)過程，而只是協(xié)助將天線整合于車內或電子組件中。Taoglas目前也與Laird和Peiker等公司合作這一類的設計項目?！?/FONT>
值得注意的是，無論是否具備智能化，天線的性能取決于其質量。O'Shea指出，Taoglas自行開發(fā)出電陶瓷配方，用于天線材料中，讓天線能夠承受溫度和循環(huán)測試，并在77MHz～3.7GHz的寬廣頻譜范圍內展現(xiàn)高度穩(wěn)定的性能。O'Shea說：“你無法超越實體極限，但Taoglas開發(fā)的材料能補償天線接近的不利影響?！蹦壳?，Taoglas在其位于臺灣的制造廠生產天線。
對5G的胃口大開
許多人將5G視為最終實現(xiàn)安全、高度自動駕駛的關鍵。
Taoglas認為，汽車制造商目前對于5G連網(wǎng)汽車的“胃口大開”，O'Shea說，“他們想看到5G在自動駕駛車的使用案例，并著手測試其性能?！贝蠹叶己荜P切5G連網(wǎng)能力的可靠度，畢竟，5G預計將在安全的自動駕駛技術上發(fā)揮更關鍵的作用。
遺憾的是，5G標準至今尚未到位，Taoglas也還沒準備好在其參考設計中加進5G天線。
O’Shea說：“我們目前所掌握到的是美國所使用的頻率。Verizon將采用28GHz，而AT&T則是39GHz。其他的細節(jié)就不得而知了”
O’Shea說，以28GHz及其以上的5G毫米波(mmWave)頻譜來看，我們將采用支持大量天線數(shù)組的MIMO系統(tǒng)。但5G究竟需要多少天線、配備5G的車輛之間如何在行駛中同步通訊，以及與5G有關的基地臺、交通號志與設備等細節(jié)目前仍不清楚。他強調，“這一切至少還需要2～3年的時間進行測試?！?/FONT>
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