2017年12月6日Bill Schweber/EDN美國編輯
轉自: https://www.edntaiwan.com/news/article/20171206NT01-Considering-the-Car-as-a-Mobile-Antenna-Farm
(參考原文： Considering the Car as a Mobile Antenna “Farm”，by Bill Schweber，EDN China胡安編譯)
汽車上的陣列天線越來越多，例如各種蜂巢頻帶、Wi-Fi、甚至5G及其MIMO要求、車對車、雷達(77GHz等)等。不過，自身的移動性更是增加了設計難度，就射頻需求和約束而言，自動駕駛車輛的天線設計和佈局，將變得更像飛機設計。
我最近在一個當地的古董車展上走了一圈，那些車至少有25歲。轉了一圈，我發現幾乎每輛車都有一根簡單的鞭狀天線，通常安裝在靠近駕駛側的車身面板上。
但當今時代，大多數的汽車上都沒有這種鞭狀天線了。取而代之的，我們開始有一種天線「農場」：AM廣播波段收音機(通常內建在擋風玻璃層之間)，用於GPS、Wi-Fi、FM廣播、蜂巢等的鯊魚鰭天線，如圖1。
圖1 使用不同頻段的多個天線共用一個位置並不罕見，特別是在固定位置安裝。(圖片來源：Pinterest)
與固定場所(在家庭業餘無線電，軍事基站等)使用的固定天線陣列不同，這個天線農場在使用時處於移動狀態，所以突起和抗風力是一個考量因素，如圖2。這意味著業界在強制進行簡化，雖然突起的天線設計方便，又利於射頻性能。
圖2 隨著汽車無線連接數量的增加，它們看起來就和固定場所的陣列天線一樣多，但由於自身的移動性，它們隨著車輛速度的增加會產生嚴重的後果。(圖片來源：WA8LMF網站)
因此，就射頻需求和約束而言，自動天線設計和佈局將變得更像飛機設計。隨著所有汽車設計師必須適應的所有新的無線需求，例如各種蜂巢頻帶、Wi-Fi、甚至5G及其MIMO要求、車對車(V2V)、雷達(77GHz等)等。而且，隨著汽車未來“自主駕駛”，其射頻連接需求可能會增加。
一種選擇是盡可能使用多頻帶天線。當然，這種方法有其自己的權衡。多頻段天線節省了空間、佈線和電子元件，但是對前端放大器提出了寬頻前端問題，與最佳化的單頻段天線相比，性能往往會降低。
鈑金車身對汽車的挑戰越來越大。一方面，它有可能成為一種接地層(不一定非常好，但這是一個開始)，因此即使它們看起來不像那些天線，也可以使用一些鞭狀的非平衡天線。另一方面，金屬表面會有遮罩作用，扭曲射頻場且阻擋訊號，因此提供所需的方向性(全方位或其他)可能是一個令設計者真正頭痛問題。
好消息是，電磁場建模和模擬套裝軟體，尤其是那些具有重要天線建模工具的套裝軟體，正在變得越來越好(由於我最近沒有使用過任何一個，所以就不做推薦了)。儘管自由空間模擬是困難的，但它的確是可行的，同時也提供了適應車輛各種表面的良好模型和工具，馬達缸體、變速箱等——這很難。
如果在用戶期望、外觀、里程、風噪、成本等因素方面，汽車設計只有其他幾個限制條件，那麼天線「農場」的挑戰可能更容易解決，但事實上還有更多的其他限制和要求。只要想想與這些天線、射頻前端、金屬和類似天線罩的車身面板，特殊連接器等相關的維修成本，定會讓客戶目瞪口呆的！
如果在幾年之內，汽車會包括更多的射頻透明表面(微型天線罩)，以及使用不導電的流線型車身，我不會感到驚訝。
下一個十年，汽車天線佈局圖會像飛機那樣複雜嗎？如圖3。我們正在接近這種情況。如果標準的天線套件被開發出來，供不同的製造商使用，以降低成本並簡化替換，那將是一件好事，但我懷疑這是否會發生。
圖3 一架波音787的天線設計。為所需的許多射頻鏈路提供精心佈置、高度最佳化，以及令人震驚的多樣化天線。(圖片來源：波音)
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