天线跟讯号处理单元越靠越近 在工程上仍是一大挑战

对无线通讯设备而言，天线是一个必要却必须小心处理的元件。传统上，为了避免讯号收发受到干扰，天线周围多半会有净空区，让天线跟其他电子元件或金属保持安全距离。而随着技术进步，天线周围的净空区越来越小，甚至发展出无净空区的天线方案，使得天线得以跟其他元件比邻而居。然而，天线跟讯号处理单元越靠越近，在工程上仍是一大挑战。

安矽思(Ansys)产品管理总监Larry Williams表示，相信所有从事无线通讯应用开发的工程师都能感受到天线跟讯号处理单元越靠越近的产品设计趋势。展望即将到来的5G通讯时代，由于导入毫米波通讯技术，巨大的线路损失使得天线必须跟射频前端(RF Frontend)整合在同一个封装中，这为芯片设计跟封装业者带来极大的设计挑战。

Williams进一步解释，因为采用Antena in Package(AiP)技术，工程师在开发毫米波通讯解决方案时，将更依赖精确的模拟工具，而不是等到产品设计完成，原型(Prototype)装置生产出来后再来针对实物进行量测。因为这种整合了射频前端跟天线的复杂模组，除了只能用OTA手法来测试之外，还有很多行为参数根本无法用实测的方式取得，只能靠模拟工具估算。

事实上，回顾无线通讯的发展历史，模拟跟模型在工程师研发的过程中，扮演的角色越来越吃重的。在西元2000年前后，无线通讯业界开始探讨用CMOS设计RF电路的可行性，但当时由于缺乏准确的模拟工具跟模型，设计工程师很难掌握RF CMOS元件的行为模式，因此设计开发的速度难以取得突破。直到可靠的RF CMOS模型出现后，RF CMOS元件的开发才得以加速。如今，用CMOS制作RF电路，对业界已经几乎不成问题。

Williams认为，AiP将会循着RF CMOS发展的历史轨迹前进。因为目前让业界感到棘手的AiP设计难题，答案也是模拟工具跟模型。有鉴于此，Ansys早早就已经投入开发相关工具跟解决方案，并已经有产品可以提供给客户。

目前对Ansys来说，下一个挑战是天线、射频前端跟讯号处理单元的终极整合。有些走得比较快的毫米波通讯技术开发商，已经在着手挑战这个难题。Williams也坦言，目前Ansys还没有对应的工具可以满足这类客户的需求。但这是无线通讯未来必然的发展方向，因此Ansys将会跟这些前瞻型的客户密切合作，以推出相关对策。

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