RF
濎通於ISUW 2020展示PLC結合RF雙模融合組網方案
IoT物聯網有線與無線通訊晶片設計公司濎通科技,日前於3月4至6日在印度新德里舉行的India Smart Utility Week(ISUW)展會中,受G3-PLC聯盟的邀請於其攤位展示電力線通訊(G3-PLC)結合無線通訊(RF)雙模融合組網方案。此融合組網方案支援PLC和RF兩種傳輸方式,可擴展現有的網路規模,適用於各種物聯網通訊應用,包括智慧電網、智慧城市、智慧路燈、智慧工廠,以及環境監控等。
濎通科技總經理李信賢表示,RF結合PLC雙模晶片是一款五合一高度整合單晶片,晶片組成包括微控制器、RF、PLC、線性放大器與功率放大器,具備高性能、低功耗的有線與無線雙模通訊技術,為物聯網應用和智慧電網中的Advanced Metering Infrastructure(AMI)網路提供最佳雙模硬體平台。
濎通科技同時為G3-PLC聯盟的Active Member與Wi-SUN聯盟的Contributor Member,其雙模融合組網方案分別符合G3-PLC與Wi-SUN通訊標準,具有長距離、大規模、低功耗、自動mesh組網、無縫自動互補連接等特性,網狀網路中的每個節點到節點鏈路可以基於鏈路品質透過RF或PLC建立,為物聯網傳輸提供靈活、高速、穩定可靠的雙通道通訊網路,保證Field Area Network(FAN)網路的傳輸低時延、零阻塞和高穩健性。
濎通科技 RF結合PLC雙模融合組網方案的主要功能和優勢包括Wi-SUN協議RF+PLC雙模,融合網狀組網(Mesh);G3-PLC協議PLC+RF雙模,融合網狀組網(Mesh);網狀組網(mesh)下,每跳之間,RF與PLC路徑敏捷切換;自組網、自修復的網狀網路(Mesh)。
此外,亦具可擴展性、強大安全性、互通性、干擾容差、低延遲/快速響應、遠距和長距離以及低功耗。
電子紙/RF能量採集技術聯合運用 免電源顯示模組問世
近距離無線通訊(Near Field Communication, NFC)技術通常只用於快速的訊息傳遞,像是透過NFC貼紙在機器上點擊付款,或者迅速轉移資訊。電子廠商Waveshare近日發表一款搭載7.5吋電子墨水(e-ink)顯示器的NFC電子紙(e-paper),並且不需要電池或連接電源線。
圖 Waveshare近日發表一款搭載7.5吋電子墨水顯示器的NFC電子紙顯示器。來源:Waveshare
電子紙顯示技術不需要電力來維持影像,即便電源關閉,顯示器上的畫素還是會保持在電力關閉前的狀態,因此電子紙顯示器極為省電,只有在畫面更新時才需要電力。這項特性使設備製造商有機會開發出不需要外部電源或內建電池的產品。Waveshare近日便正式發表了一款可將NFC的射頻訊號轉換成電力,驅動電子紙顯示器的產品。將射頻訊號轉換成電力,是能量採集(Energy Harvesting)技術的一種,但因為這種技術能產生的電力很微弱,因此無法驅動功耗太大的電子系統。在Waveshare開發的這款電子紙顯示器中,NFC不僅負責傳遞資料,同時也負責提供更新畫面所需的電力,巧妙地結合了電子紙與能量採集技術的特性。
NFC傳輸功率的原理跟被動式射頻辨識標籤(RFID)類似,藉由閱讀器(例如手機或讀碼器)產生射頻,接收端收到RF訊號後,便可將射頻能量轉換成電力,以驅動系統運作。典型的NFC或RFID貼紙,都配有巨大的螺旋天線來收集RF訊號。NFC最高的數據傳輸量可達424 kbit/s,足以即時轉傳信用卡資訊或網址,但若是顯示較大的圖片則需要幾秒等待時間。Waveshare表示,不包含資料傳輸時間,只需要5秒就能更新畫面,畫面更新時間的長短取決於圖片的複雜程度。
如果使用手機,Android APP會把圖片轉成黑白再傳送到顯示器。目前尚未開發iOS版本的APP,因為直到近期更新的iOS 13才開始支援NFC應用程式寫入。即便NFC尚未普及,但現階段對於醫院、餐廳等需要即時通知畫面的場景,無線且不需要電源的裝置具有易於安裝的優勢。
Marvell攜手ADI開發高整合度5G射頻解決方案
Marvell與亞德諾半導體(ADI)宣布開展技術合作,將運用Marvell的5G數位平台和ADI的寬頻RF收發器技術,為5G基地台提供充分優化的解決方案。雙方將於合作期間提供全整合5G數位前端(DFE)ASIC解決方案及與之緊密配合的RF收發器,並將合作開發下一代射頻單元(RU)解決方案,包括可支援一組多樣化功能切分和架構的優化基頻及RF技術。
Marvell總裁暨執行長Matt Murphy表示,Marvell很高興能與ADI合作,共同迎接下一波5G網路架構帶來的龐大商機。結合Marvell於基頻、數位ASIC和傳輸處理器領域之地位與ADI的RF收發器技術,為尋求加速上市的5G OEM廠商搭建穩定架構。
大規模MIMO部署與毫米波頻譜需求增加了5G RU的複雜性,並為RF和無線電網路設計帶來了前所未有的挑戰。為滿足5G之低功耗、小尺寸和低成本要求,需針對RF和混合訊號技術與數位ASIC和基頻晶片間的畫分進行優化。Marvell與ADI先進技術之結合實現了高度優化的RU設計,將可支援標準和客製兩種建置方案。
ADI總裁暨執行長 Vincent Roche表示,ADI持續引領蜂巢式無線電技術。透過與Marvell的合作,該公司看到在優化5G RF和數位鏈方面蘊藏著巨大的機會,而可使雙方客戶受益。借助ADI與Marvell共同開發的解決方案,將使客戶能為此動態市場打造高度優化的高性能產品。
多物理模擬成EDA戰略高地 大廠平台策略各有千秋
在傳統的IC設計流程裡,當晶片設計者完成線路布局(Place & Route)後,下一個步驟就是要藉由模擬來確認晶片設計是否能如預期運作,此一步驟又稱為設計簽核(Design Signoff)。由於先進製程的一次性工程成本(NRE)十分驚人,為了避免產品在投片後才發現問題,白白浪費時間與金錢,因此許多IC設計者都會在設計簽核階段非常小心地審視自己的晶片設計,以求萬無一失。
然而,隨著半導體製程線寬越來越細微,很多原本不被認為會引發問題的物理現象,都開始干擾晶片的正常運作。前幾年某晶片設計大廠的應用處理器,就發生過出貨後晶片無法穩定運作,需增加供電電壓才能恢復正常的事件。
業界一般認為,此問題的出現,跟電晶體密度過高引發的壓降(IR Drop)脫不了關係。IR Drop是一個典型的物理現象,跟電晶體的內阻有關。當電晶體數量太多,就像一個串聯電路上串連了太多燈泡,超過供電的負荷能力後,燈泡的亮度會因為電壓不足而變暗。也因為如此,在此事件之後,每年EDA工具商所舉辦的論文評選活動,討論IR Drop議題的論文總是能拿到前三名大獎。
先進封裝技術的普及,更使得晶片業者在開發產品時,必須考慮到更多更複雜的物理問題。例如多晶片封裝引發的機械結構問題,以及整合了天線的毫米波元件,必須審慎檢視電磁場的場型分布等。這些趨勢都使得多物理模擬開始在EDA工具流程中,扮演更舉足輕重的角色。
多物理模擬成為EDA必備工具
安矽思(Ansys)資深技術經理魏培森(圖1)表示,真實世界本身就是一個由多重物理現象所構成的世界,就像高品質的汽車頭燈設計,考量的不只有亮度、聚焦與發光效率,更多的輔助設計是在處理濕度與高溫造成的問題。
圖1 安矽思資深技術經理魏培森認為,為了解決IC設計所面臨的物理挑戰,模擬工具所扮演的角色將越來越重要。
晶片設計的情況也是一樣,隨著晶片的微型化與複雜度與日俱增,不單只是電源一致性(Power Integrity, PI)、訊號一致性(Signal Integrity, SI)與時序(Timing)等傳統設計簽核所包含的項目,在先進封裝興起的當下,異質結構的整合、散熱問題、熱形變、撞擊甚至是電磁干擾(EMI)的設計,也是目前晶片設計者在開發晶片時,必須要考慮的重點項目。
更複雜的是,這些物理問題往往彼此耦合,牽一髮動全身。例如電的損耗會轉變成熱能,熱則會造成晶片或模組的溫度上升,倘若溫度上升不均勻,還會造成型變,變成機械結構的問題,進而影響晶片的可靠度與使用壽命。這些都是目前晶片設計者目前所遭遇的多重物理挑戰。
益華電腦(Cadence)資深技術經理白育彰(圖2)則表示,由於晶片設計日益複雜,EDA工具的使用者對多物理模擬工具的需求,確實在近幾年逐步走強。在拜訪IC設計相關客戶時,很多用戶均提出與多物理模擬相關的需求。
圖2 益華電腦資深技術經理白育彰指出,用戶對多物理模擬方案的需求殷切,故該公司已將相關產品劃歸為一個事業部門,以強化業務發展。
事實上,Cadence在很多年前就已預見多物理模擬對EDA工具的重要性,並在2012年購併Sigrity,從SI領域切入多物理模擬後,持續擴張自身在多物理模擬領域的產品線。目前Cadence內部已將多物理模擬工具,包含Sigrity、Celsius、Clarity等劃歸為多物理系統分析(MSA)部門,以整合研發資源,強化業務推動。
多物理問題彼此耦合 工具必然平台化
由於真實世界裡的各種物理現象彼此間往往存在複雜的連動關係,因此多物理模擬工具必然要走向整合,才能幫使用者解決問題。
魏培森指出,現有的IC設計流程大多只有考慮到電氣行為的分析,也就是傳統的PI、SI跟Timing,對於物理特性的模擬並沒有完整的設計流程。這些都是全新的設計流程,也都正是Ansys現在正在著墨的。
首先,原來2D的思維要變成3D,傳統IC電氣分析都是2D的、都是平面的,但是眼前的物理現象都是3D的,熱的擴散、應力的變化都是3D的,所以模型必須改變。其次,材料資料庫要增加,包含熱阻係數、熱傳導率、比熱、密度、彈塑性、楊氏係數等材料特性的參數,都要納入資料庫。
此外,跟電氣行為的模擬相比,多物理模擬的維度也大不相同。像是穩態、暫態、線性、非線性等型態的模擬,以及如何建立熱源模型、模擬電-熱轉換,都是多物理模擬必須思考的問題。
有鑑於各種不同的物理現象之間,存在著千絲萬縷的連動關係,ANSYS首先提出Workbench設計平台,整合大部分的現有技術,提供熱、電、應力多物理的整合模擬平台,客戶可以Workbench上呼叫Ansys各種電、熱、應力旗艦產品,先進行單一物理現象的模擬,亦可以在平台上互相串連,如電損耗的輸出當成熱分析的輸入、熱分布的結果變成應力計算的能量不均勻分布,一環接一環得到最接近真實物理世界的模擬結果。
在晶片等級的分析上,除了aedt(ANSYS Electrical DeskTop)可以當作共模擬平台外,考量CPS(Chip、Package、System系統)各有各的設計know-how,彼此間不容易分享與取得最完整的3D模型進行資料串聯,ANSYS也提供CTM(Chip Thermal Model)、CPM(Chip Power Model)、CSM(Chip Signal Model)等標準模型格式,讓各個領域能有非常方便的共模擬模型。
白育彰則表示,Cadence的多物理模擬工具產品組合,也正在以平台化的模式不斷擴張中。除了處理SI、PI問題的Sigrity、負責熱模擬的Celsius,以及跟電磁(EM)有關的Clarity等獨立工具還會持續增添更多新功能外,跨工具的整合跟串聯,也是Cadence正在努力的方向。舉例來說,針對大尺度電磁模擬,主要是射頻(RF)相關設計,Clarity很快就會有新的功能發布。未來Cadence還會進一步推出光學跟應力有關的模擬工具,以滿足用戶需求。
但由於Cadence本身還有很強大的前段設計工具,因此除了水平方向的平台化之外,Cadence的多物理模擬工具其實更注重與前後段設計工具的整合。例如將模擬的結果跟前段設計工具串聯,讓客戶能更快完成產品設計。畢竟客戶不是為了模擬而模擬,而是為了晶片的製造才進行模擬。把模擬的結果跟設計工具無縫銜接起來,提高設計工程師的生產力,是Cadence獨特的競爭優勢。
由Cadence與Ansys的產品發展策略,可看出不同公司由於所處產業地位的不同,採取的策略也會大異其趣。Cadence顯然是將多物理模擬作為EDA流程中越來越重要的一環來經營,因此強調的是與前後段工具的整合,Ansys則是老牌的多物理模擬工具大廠,因此著眼點在不斷強化多物理模擬解決方案的涵蓋率,並且對於跟其他EDA公司的合作,抱持著開放態度。兩種策略取向有不同的優勢,但也有其弱點。IC設計者如何評估跟選擇,將是需要仔細思量的課題。
落實汽車天線罩測試 車用雷達干擾影響大減
可為駕駛提供幫助,並能夠提高道路安全性的高級駕駛輔助系統現在已整合到入門款車輛,成為汽車世界中的常見技術。全自動駕駛汽車(包括測試汽車)經常會成為新聞頭條,尤其是在自動駕駛車輛發生事故後。這些複雜系統在準備批量生產前還有很長的路要走,但可肯定其會於不久的將來成為現實。
汽車雷達感測易受干擾
能夠偵測附近物體的感測器是自動駕駛汽車的關鍵元件,這些包括攝影機和雷射雷達感測器,尤其是雷達感測器更為重要。現今每年生產數以百萬計的汽車雷達,為高階車輛中的標準裝置。汽車雷達感測器主要用於提高駕駛舒適性和預防事故,大多支援主動車距控制巡航的雷達感測器均在76GHz至77GHz頻率範圍(1GHz頻寬)內運作,用以感測遠處其他車輛和物體。汽車雷達要實現一些先進功能,特別是能夠感測附近物體的功能,如變道輔助和盲點偵測等,需要其於77GHz至81GHz頻率範圍內運作,以更大頻寬才能實現所需高解析度;且高達81GHz的擴展汽車頻段有助於減少無線電干擾。
由於汽車外觀比功能更重要,汽車雷達通常被雷達罩覆蓋,該雷達罩由對RF訊號透明的材料製成。汽車散熱器格柵上的標誌通常用於雷達罩用途,塑膠保險桿也是雷達良好藏身之處。過去標誌主要用於推廣品牌,而無其他重要作用,但現可作為雷達天線罩,因而更像RF零組件。若於設計中不考量此點,則可能對標誌後的雷達探測性能及準確性產生不利影響。
尤其是具有局部材料厚度變化的三維形狀品牌標誌可能會導致在毫米波段運作時導致出現RF性能問題。保險桿通常塗有金屬漆,可減弱高頻訊號。因此為確保雷達可靠性,必須驗證天線罩的材料屬性並檢查其對雷達訊號的影響。對自動駕駛而言,汽車感測器的不確定性和風險皆無法接受,基於以上產生的錯誤皆無法透過後續處理而充分糾正。因此車輛製造商及其供應商需要全新量測功能,以便評估天線罩雷達一致性。
雷達偵測精準度受多方影響
汽車雷達感測器主要使用頻率調變連續波(FMCW)訊號。由於傳播延遲和都卜勒(Doppler)頻移,這些感測器可量測並解析多個目標的距離及徑向速度。根據天線陣列特性,還可量測和解析方位角甚至至仰角。在偵測及追蹤後,感測器電子裝置處理訊號以生成目標參數清單,其中包含物件量測位置、速度以及類型訊息(行人及汽車等)。此清單將被發送至車輛電子控制單元,用於即時決策車輛操控。因此該資料的準確性和可靠性對車輛及乘客安全極為重要。
雷達精度取決於多因素,如硬體零元件、軟體處理和雷達回波本身。具有低訊噪比(SNR)的訊號回波參數無法像高SNR訊號一樣精確量測。此外,諸如多路徑傳播和天線罩等引起的失真也大幅影響量測精度;方位角量測誤差會導致目標看起來與實際位置有偏差,如圖1所示。雷達感測器角度量測誤差僅為1O,將導致100m外的目標看上去橫向偏移1.75m,以致被誤認處於不同車道。為確保可靠運作,在此距離下角度量測誤差須遠小於1O。
圖1 由於方位角量測錯誤,未正確檢測到目標位置,自動駕駛車輛控制器可能會做出致命動作。
天線罩選用決定雷達偵測精度
圖2顯示基於實際汽車零組件量測結果得出的方位角偏差影響,其中商用汽車雷達與靜止目標距離為12.4m,角度為11.5O,該圖顯示不同天線罩如何影響雷達的橫截面和入射角。以A區顯示值(無天線罩)也在此提供用於比較;可以看出當使用合適天線罩(B區)時,對入射角的估算無影響,但雷達橫截面會以兩種方式減小(在此狀況下約為2dB);若使用不合適的天線罩(C區),相對於比較量測值,平均雷達橫截面下降約4dB,使其難以偵測弱反射目標。不合適天線罩對偵測入射角的影響亦明顯。在恆定11.5O時無法看見,但在11.5O和11.7O間交替變化時則可顯示,因此訊號處理電子裝置不會獲得明確值。使用該天線罩,汽車雷達無法達到0.1O的目標精度。
圖2 不同天線罩對雷達橫截面(RCS)和入射角影響,不相容天線罩會導致角度誤差。
多因素考量輔助雷達校正
現代雷達感測器在接收器前端通常具有天線陣列,透過量測由相控陣天線波束成形獲得的相位和振幅比確定方位角(有時還可確定仰角)。為獲得最佳方位角精度,必須單獨校正每個雷達感測器。以下是雷達校正的典型程式:首先將感測器安裝在消聲室內轉盤上,遠場中已知距離的角反射器通常作為參考目標;量測雷達方向圖並將其儲存於感測器記憶體(Memory)中,再由偵測演算法使用,於訊號處理過程中校正演算,並於運作期間完成。
車輛製造商通常在標誌或保險桿後方將校準的雷達感測器整合至車輛。由於訊號必須在到達目標和從目標返回過程中兩次穿過天線罩材料,因此天線罩材料對於RF傳輸訊號的減弱出現兩次。從以下分析可看出其減小雷達偵測範圍。
根據訊號傳播定律,訊號傳輸後功率與距離r的平方成反比,代表在訊號往返過程中,其功率將減小因數1/r4。對於具有3W輸出功率、25dBi天線增益、雷達目標橫截面為10m,而訊號偵測臨界值為-90dBm的77GHz雷達使用此等式,配置最大範圍為109.4m。若天線罩雙向減弱為3dB,則同一雷達最大距離將減少16%,僅為92.1m。
但材料減弱並非減低雷達性能的唯一因素,天線罩材料的反射率和均勻性也很重要。例如塗漆中金屬顆粒的反射以及基礎材料的射頻失配會在天線罩內(即靠近感測器位置)產生干擾訊號,後者於接收器鏈路中被接收和下變頻,進而降低雷達偵測靈敏度。許多汽車製造商試圖透過傾斜天線罩減輕此影響,使發射的雷達訊號反射至其他處,而非直接回到接收器前端。但此種解決方案會受設計限制,且無法消除導致RF能量損失的寄生反射。
另一個問題則是,天線罩中夾雜物和密度變化等導致材料不均勻,會干擾出射和入射波前,因而可能失真,並降低角度量測準確度。雷達感測器校準無法補償此種影響,因為即便雷達校準後也可能安裝在不同製造商的天線罩後面。
傳統黃金裝置偵測死角易現
天線罩製造商通常使用參考雷達(黃金裝置)測試其產品。對於這種測試,將角反射器以事先預定距離和方位角安裝在雷達前面(圖3),分別在有和無天線罩的情形進行差動量測再加以比較。若雷達測定距離和方位角以及回波訊號在指定範圍內,天線罩測試始合格。但此方法僅檢查特定方位角,易錯過天線罩中有問題的區域。另一種量測方法以類似方式操作,但僅需一個反射器—將雷達感測器和天線罩安裝至轉盤,以不同角度重複量測,可從轉盤讀取實際角度(地面真實狀況)並與雷達測得角度比較。該方法與轉盤定位精度一樣精確,但因測試需長時間故不適用於生產線測試。
圖3 使用黃金裝置的典型測試設置。
天線罩測試儀克服傳統限制
有方案能克服傳統方法的局限,像是羅德史瓦茲(R&S)QAR汽車天線罩測試儀(圖4)使用具數百個發射及接收天線的大型面板代替具微小天線陣列的黃金裝置,這些天線在75GHz至82GHz的擴展汽車雷達頻率範圍運作,使汽車雷達綜合數百個天線資料;由於具大孔徑,可憑藉更高解析度(mm範圍內)量測距離、方位角和仰角,使量測結果(即反射率)顯示為X射線影像,即便測試及量測經驗受限者也可立即進行品質評估。與使用真實雷達量測不同,此方法毋需費時量測順序以確定天線罩特性,只需一次時程即可獲得結果,類似使用攝影機拍照。
圖4 R&S QAR汽車天線罩測試儀。DUT安裝在操作台前邊緣,桌台上的藍色裝置包含用於傳輸量測的可選mm波發射器。
被測天線罩放置於面板前的指定區域,可進行兩種量測,一種用於確定被測裝置(DUT)反射率,另一種用於確定透射率。
首先進行反射率量測以確定天線罩材料反射多少能量,此能量無法透過天線罩。如上所述,反射訊號會降低性能,甚至損害正確運作。由於各種原因,某些區域可能具有較高反射率,如材料缺陷、空氣夾雜物、不同材料層間的有害相互作用或某些材料組分過多等。透過根據幅度和相位連貫使所有反射訊號連接,該量測方法提供空間分辨量測結果,而視覺化結果能直觀、定量評估DUT反射特性。
圖5 反射率(左)和單向衰減(右)的高解析度mm波影像。標誌中的白色輪廓表示測試發射器或雷達輻射橫截面,該區域用於評估。
圖5中高解析度雷達影像顯示演示用天線罩(圖6)覆蓋下雷達感測器看到的影像,亮度水準代表反射率、區域越亮、反射雷達訊號越多;金屬物體(四角螺釘)顯示為白色,標誌清晰可見的輪廓顯示局部高反射率和非常不均勻的整體影像;標誌區域中較大的0.5mm厚度足以大幅降低雷達性能。
圖6 演示天線罩,僅在天線罩主體表面上方突出0.5mm,即便厚度微小增加也會導致在77GHz時失配。
此示例中天線罩中間部分平均反射率為-11.0dB,標準差為-18.2dB,在許多使用場景中此值過高,無法確保雷達可靠操作。實際上預期反射率取決於雷達單元靈敏度和欲覆蓋的最大偵測範圍。
接下來量測天線罩材料的頻率匹配及衰減。位於DUT後的發射器在選定頻率跨度掃描,可精確評估天線罩的發射頻率回應,回應可提供有關DUT用於雷達操作確切頻段上RF匹配的詳盡訊息,其與雷達使用的實際訊號波形無關,因此對可安裝在天線罩後的雷達均有效。圖6右側圖則顯示演示天線罩的量測結果,由於76GHz至79GHz之間的高波紋度,該天線罩不適用於在該頻段操作的雷達。
若使用汽車行業真實3D天線罩的傳輸量,可測得圖7中類似鋸齒狀的曲線,該天線罩會遇到各種性能問題:
頻率匹配位於不太有利的71GHz左右而非於76GHz,是因某些天線罩層厚度增加所致;79GHz頻帶中不穩定的減弱變化表明駐波比顯著增加,表示天線罩邊界處反射及強烈干擾效應;總體單向(One-way)衰減相對較高,將導致偵測範圍顯著減小。
圖7 在一個複雜3D設計商用多層天線罩上進行的透射率量測。
準確感測實現安全自駕
自動駕駛需可靠雷達正確無誤偵測周圍區域物體,可行性取決於雷達品質及其安裝狀況。雷達安裝在品牌標誌或保險桿後,車身部件(天線罩)會減弱訊號,以致無法偵測物體或於錯誤位置偵測到。當下此類部件不僅需滿足其原始目的,且須具備特定RF特性,並以準確實用的量測方法驗證。相較黃金裝置,此測試儀能更快、更易評估汽車天線罩品質,不僅量測DUT的RF透射率,進而帶出天線罩設計的基本適用性,並量測反射率而視覺化為X射線影像,亦可讓非專業人員進行可靠合格/失效評估,對於生產線終端測試尤為重要。
(本文作者皆任職於羅德史瓦茲)
安立知無線測試儀支援LTE-V2X並加速量產
安立知(Anritsu)為其通用無線測試儀MT8870A發表兩項全新的軟體功能選項,用於測量符合3GPP之LTE-V2X(PC5)裝置的射頻(RF)特性,協助推動蜂巢式V2X商用化的順利進展。
全新的軟體功能選項包括LTE-V2X發射機(Tx)測量軟體MX887068A以及LTE-V2X波形軟體MV887068A。在MT8870A中安裝這些新功能選項,能夠實現快速、全自動化以及基於非信令(Non-signaling)傳輸的LTE-V2X收發機(TRx)測試。此外,已經使用MT8870A的客戶只需安裝此軟體即可擴展其功能,有助於節省其設備投資。
該新軟體擴展旨在為多標準的無線系統進行量產測試的通用無線測試儀MT8870A的功能。除了用於汽車解決方案的LTE-V2X及IEEE 802.11p(DSRC),該測試儀還支援最新的5G sub-6GHz、LTE、NB-IoT、Cat-M、WLAN與藍牙(Bluetooth)標準。藉由在MT8870A中安裝4個TRx測量模組,可以同時連接並測量4個待測物 (DUT),還能平行測量不同的無線系統,進而有助於減少測量時間以及產品線的測試設備佔位面積。
安立知MT8870A解決方案可用於提高V2X元件及晶片組的量產效率,並有助於加速C-V2X服務的商業化。
廣覆蓋範圍/低延遲 低功耗藍牙滿足車用通訊
如今幾乎所有事物皆與智慧手機息息相關,而延伸至汽車及其吸睛的功能—電話正迅速成為汽車系統的一員,表示汽車必須採用標準的無線方案,例如低功耗藍牙(圖1)。
圖1 低功耗藍牙和智慧手機聯接在汽車中正日益普及。
儘管使用無線技術的選擇產生轉變,但針對應用如胎壓監測系統(TPMS)及金鑰卡(Key Fobs)或手機即鑰匙(Phone-as-a-Key)等技術要求仍然存在:
.可靠溝通
.低延遲
.運作期間超低功耗
.持續運作但不耗盡電池電量
低功耗藍牙滿足上述技術要求,以金鑰卡應用為例,可證明其於汽車領域的優勢。金鑰卡體積小、便於攜帶,且需較長的電池使用壽命—通常為數年;金鑰卡看似大部分的時間都沒有在運作,但其實是處於睡眠模式,隨時可在需要時和於範圍內與車輛通訊,因此低功率無線工作至關重要。當按下按鈕解鎖車門時,金鑰卡必須立即回應,不讓使用者察覺任何延遲。因此,低延遲和可靠的通訊也是先決條件。同時,藍牙的普及也為使用手機代替傳統鑰匙扣提供更強的吸引力。
低功耗藍牙覆蓋範圍廣/即時回應實現可靠通訊
當今金鑰卡不僅用於鎖定、解鎖車輛,還可用於大型停車場中定位車輛,甚至可遠端啟動車輛,以便在冬季進行預熱。駕駛員並不總是離車輛很近,因此,鑰匙扣和車輛之間的通訊須在一定範圍內—包括當傳輸線被人、車輛或其他障礙物部分阻擋時。低功耗藍牙的視線範圍無障礙,可達幾十公尺,如對於典型停車場提供綽綽有餘的覆蓋範圍。
可靠性另一方面則透過回應性衡量。現在的消費者大多期望即時回應,低功耗藍牙通訊必須以非常低的延遲運作。按下解鎖按鈕和車門解鎖之間的時間差必須使駕駛察覺不到。低功耗藍牙以低延遲運作,可歸因於在低功耗藍牙系統中,聯接的設備始終處於主動開啟。當未使用時可能會進入低功耗狀態(睡眠模式),與從關閉狀態通電相比,其可更快喚醒並開始工作。但是,持續開啟的好處必不能以功耗作為代價(圖2)。
圖2 低功耗藍牙聯接提供可靠的通訊。
低功耗延長金鑰卡電池壽命
藍牙低功耗為極低功耗模式的無線通訊,由於其於電源受限的電池供電消費設備中成功應用,自然朝汽車領域拓展。金鑰卡平均每天可能會經歷20次按鍵,每次持續約6.2毫秒(ms),因此每日總執行時間僅為124毫秒,其餘時間則處於被動低功耗模式。在這段時間內,金鑰卡必須最小化功耗,以免將電池耗盡,並於運作時延長其3V紐扣電池的使用壽命。儘管汽車電池更大、功能更強,但於汽車未啟動時仍可使用金鑰卡來鎖定和解鎖汽車。由於發動機未運作,因此該操作會於電池無法充電時消耗空轉電流。其他系統如時鐘、發動機電腦的內部記憶體及無線電預設等於汽車不發動時亦會消耗電池電流,車內金鑰卡收發器也須節省功率需求。
元件尺寸輕小卻兼顧安全
低功耗藍牙無線電系統單晶片(SoC)元件已於市面流通,由眾多全球供應商製造。多個供應商供貨以及隨之而來的價格競爭,代表低功耗藍牙無線電如今是比短距離無線通訊專有元件成本更低的標準產品方案。此外,低功耗藍牙元件尺寸小、重量輕,不會增加體積或重量,皆為汽車中重要的考量因素。
促使汽車產業採用低功耗藍牙的另一個重要因素為安全性。從配對及生成金鑰至交換資料,低功耗藍牙自起初便被設計為提供安全的無線通訊方式,畢竟人們不希望他人的金鑰卡或手機解鎖自己的汽車。綜合以上優勢,使低功耗藍牙成為汽車應用中短距離無線通訊的理想選擇。
符合汽車應用要求的例子,像是安森美半導體(ON Semiconductor)的NCV-RSL10,為藍牙5認證的無線電SoC。其於峰值接收及深度睡眠模式下可提供較低功耗;於使用3V電源時,深度睡眠(I/O喚醒)僅消耗25奈安培(nA)。該產品具低功耗,由於電池較小(於Fob中)且可採集能源用於汽車TPMS,使主車輛電池耗電量少、延長電池使用壽命(用於車輛或Fob),同時使產品尺寸更小。
(本文作者為安森美半導體產品行銷專員)
安立知攜手Bureau Veritas簽署5G NR裝置測試合作協議
安立知(Anritsu)日前宣布,立德國際商品試驗公司電子電機/汽車/無線通訊產品事業部(Bureau Veritas)已經完整設置安立知的5G解決方案,包括用於裝置驗證的無線通訊測試儀 MT8000A、可進行協定一致性測試的5G NR行動裝置測試平台ME7834NR,以及5G NR射頻(RF)一致性測試系統 ME7873NR,以實現RF/RRM一致性測試。
必維國際檢驗集團(Bureau Veritas)是測試、檢驗與認證機構,其於台灣營運的專業電機和電子/無線通訊實驗室通過GCF及PTCRB等行動終端認證機構的認證。透過採用以模組化配置的MT8000A,可有效擴展5G測試服務,使 Bureau Veritas 能夠為傳導及空中傳輸(OTA)環境建構穩定的5GNR 測試系統。而藉由採用最新的 ME7834NR 及 ME7873NR,Bureau Veritas與安立知合作取得了GCF和PTCRB一致性測試認證 (測試平台驗證),有助於加速安立知在 sub-6GHz 與毫米波(mmWave)的5GNR 協定及 RF/RRM測試行動。
5G 正朝向新一代蜂巢式網路發展。安立知現正攜手Bureau Veritas一起與各家測試認證機構展開合作,透過將穩定且高品質的一致性測試系統推向市場,以促進5GNR 一致性測試市場的成長,以及早期推出商用5G NR通訊服務。
其中無線通訊測試儀MT8000A是用於RF、協定與波束測試以及波束成形評估的多合一測試平台。此外,其涵蓋了先期5G服務使用的關鍵頻段,如600MHz、2.5GHz、3.5GHz、4.5GHz等...
是德新5G通道模擬解決方案重磅登場
是德科技(Keysight)日前宣布推出全新的5G通道模擬解決方案,以實現支援無縫連接,並可提升使用者體驗的5G部署。
是德科技通道模擬解決方案總監Janne Kolu表示,是德科技新的射頻通道模擬解決方案,建立一個緊密相連的生態系統,讓其中的參與者能以經濟有效的方式,加速推動創新5G裝置的開發和商業化,並提供更出色的終端使用者體驗。該公司完整的5G通道模擬產品組合,為裝置開發流程提供穩定一致的衰減功能,以支援經濟有效的除錯、最佳化和性能驗證。
PROPSIM FS16通道模擬解決方案為是德科技眾多創新技術的新生力軍,可加速推動5G的開發和商業化。PROPSIM FS16可驗證5GNew Radio(NR)裝置的效能,並可在毫米波頻譜中,透過波束成形技術和多天線配置,支援超寬頻寬的量測。
PROPSIM FS16進一步壯大是德科技5G通道模擬器的產品陣容,可廣泛用於標竿測試,以及裝置與基地台驗證。這項全新的5G通道模擬解決方案,讓晶片和裝置製造商能以經濟有效的方式,有信心驗證使用MIMO和大規模MIMO天線技術提高資料速率的5G設計,在真實環境中的效能。該解決方案為桌上型5GNR射頻(RF)通道模擬器,採用輕巧的模組化設計,具有可擴充的衰減通道數,並提供多種直覺的軟體工具。
PROPSIM F64通道模擬解決方案廣受5G無線設備製造商青睞,滿足其對超高衰減通道數的需求。PROPSIM FS16的問市,進一步補強PROPSIM F64的功能。PROPSIM FS16支援第三代合作夥伴計劃(3GPP)指定的5GNR頻段和頻寬。這套解決方案可與是德科技諸多5G網路模擬解決方案整合,以滿足超乎全球行動標準組織3GPP規範的符合性測試效能要求。
CEVA針對消費性手持設備推新感測器融合解決方案
高智慧和互聯設備的訊號處理平台和人工智慧處理器廠商CEVA推出其Hillcrest Labs感測器融合產品系列的新一代產品:MotionEngine Air軟體。這款生產就緒的解決方案可為大批量市場中的消費性手持設備提供低功耗且建基於動作的手勢控制、3D動作跟蹤和指向功能,其中包括智慧手機和PC觸控筆、智慧電視和選用OTT(Over-the-top)影音串流服務的遙控器、遊戲控制器、AR和VR控制器以及PC的周邊設備。
CEVA副總裁兼感測器融合業務部門總經理Chad Lucien表示,Hillcrest Labs MotionEngine Air解決方案結合了該公司十五年來在遙控中使用MEMS慣性感測器而創建的功能。這款新產品可讓OEM和ODM廠商輕鬆將該軟體整合到現成的RF SoC或MCU中,直接在電池供電的控制器上運行。這為許多不同的行動設備、PC、電視、AR/VR、遊戲和企業週邊設備開啟了一扇大門,使得它們可以使用精確的運動控制來增強各種用戶體驗。
MotionEngine Air軟體是一款具有高度靈活性、低功耗和記憶體佔用空間小的解決方案,可以在包括Arm Cortex-M、RISC-V和CEVA-BX及CEVA-TeakLite DSP系列在內的各種處理器上運行。它具有多種配置,包括兼具加速度計和陀螺儀(IMU)的功能齊全的解決方案;以及建基於手勢和動作事件的解決方案,而這種方案只需要加速度計。
藍牙和其他無線掌上型控制器的全球市場正在急速擴張,預計2022年射頻(RF)設備的出貨量可望超過五億個。低功耗慣性感測器和低功耗藍牙技術以及MotionEngine Air感測器融合軟體的新進展,帶來次毫安培級水準的整體系統功耗,這可提供精確的互動式和直觀的運動控制,實現始終保持作業狀態(Always-on)且始終察覺(Always-aware)的用戶體驗。