环旭电子一站式5G射频测试链助攻产业搭上5G高速列车

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。

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至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。

值得一提的是，我们能在设计中布建可调整式天线，让每个天线负责不同的频率，藉此缩小5G的天线，在产品内放置更多天线数量，分批达到5G高速传输的效果。

USI环旭电子是射频领域的专家，新建置的5G实验室，具备完整的射频设计、测试链。一站式的开发制造服务，能让客户在产品开发的过程中无后顾之忧，成为企业的强力后盾，助攻产业搭上5G高速列车。

审核编辑：彭静