Era 5G już sią zaczęła, chociaż wdrażanie tych rozwiązań jest wciąż stosunkowo powolne. Obecnie na rynku jest zaledwie kilka telefonów, obsługujących całe dostępne spektrum i wciąż pojawiają się pytania, jak takowe projektować.
Górna część widma nadal wymaga wiele testów i badań, ponieważ obecnie dostępne pasmo mmWave przy 28 GHz jest nowością na rynku konsumenckim. Wyższe częstotliwości przyjdą później. Bardzo wysokie częstotliwość, czyli EHF, to ogólna nazwa zakresu od 30 GHz do 300 GHz. Jest to pasmo, które nadal jest relatywnie mało zbadane i zrozumiane w zakresie elektroniki konsumenckiej.
Chociaż górne zakresy widma 5G oferują zarówno wyższe potencjalne szerokości pasma, jak i nadal otwarte przydziały częstotliwości, które są obecnie przydzielane usługom komórkowym, ten zakres częstotliwości cierpi z powodu bardzo wysokiego tłumienia atmosferycznego. Zwiększa to poziom mocy wyjściowych, wymaganych w antenach w celu niezawodnego nawiązania połączenia użytkownika z stacją bazową sieci komórkowej.
Jednakże tłumienie na powietrzu to tylko część problemu. Zastosowanie częstotliwości z zakresu fal milimetrowych jest nowością. Ciało, krew i kości użytkownika również pochłaniają energię RF. Nie będziemy zajmowali się potencjalną reakcją biologiczną na energię tego pasma. Niezależnie od tego, czy użytkownik doświadczy efektów fizycznych, czy nie, ręka lub głowa (lub jakakolwiek część ciała) zdecydowanie zmniejszy, jeśli nie całkowicie, wyeliminuje propagację sygnału RF dla 5G.
"Kiedy po raz pierwszy zastanawiałem się nad umieszczeniem modułu anteny 5G w telefonach, zastanawiałem się nad projektami i czy uwzględniały one praworęczność większości użytkowników i umieszczenie przy głowie w przypadku połączeń głosowych. Ale pochodzę ze starszego pokolenia, które myśli o telefonach jako o czymś, co przykłada się do ucha, aby przeprowadzić rozmowę. O wiele bardziej prawdopodobne jest, że projekt umieszczenia anteny 5G w telefonie (przynajmniej dobry projekt) będzie zoptymalizowany pod kątem wszechobecnego ekranu i pracy w dłoni, podczas surfowania w sieci czy korzystania z mediów społecznościowych. Może to dotyczyć 99% przypadków użycia, ale telefon nadal musi być w stanie połączyć się w tych rzadkich przypadkach, gdy dotyka głowy. Powinien być w stanie reagować na zmieniające się okoliczności" pisze autor artykułu.
Wiemy, że systemy MIMO i techniki kształtowania wiązki są używane na obu końcach połączenia (stacja bazowa i sprzęt użytkownika). Wieża telefonii komórkowej i słuchawka będą współpracować, aby upewnić się, że odpowiedni układ antenowy koncentrują energię RF, aby zmaksymalizować sygnał odbierany na obu końcach. Istnieje jednak inny mechanizm, który może powodować blokowanie sygnału przez obiekty znajdujące się w pobliżu telefonu. Zostało to podkreślone w niedawnej analizie iPhone 12, przeprowadzonej przez System Plus. Jeden stosunkowo mały szczegół w iPhone 12 podkreśla wartość informacyjną, którą można uzyskać dzięki prostemu zadaniu otwierania i badania produktów na rynku. Analiza System Plus podkreśla również potrzebę wykorzystania kompetentnych i doświadczonych technologów, aby wyciągnęli jak najwięcej z takich przykładów. Chociaż to tylko zwiastun pełnego raportu, analiza ta oferuje nam cenne ciekawostki:
"W przypadku serii Apple iPhone 12 odkryliśmy system 5G mmWave, jakiego nigdy wcześniej nie widzieliśmy. System został zbudowany z myślą o szybkiej komunikacji z uwzględnieniem bezpieczeństwa ludzi, a całość jest kontrolowana przez tylko jeden chipset" czytamy w raporcie. Znajdziemy tam dwie anteny 5G i w pełni zintegrowany moduł USI z anteną w pakiecie (AiP). Chociaż bardzo podobny do modułu antenowego QTM525 5G mmWave drugiej generacji firmy Qualcomm, istnieją godne uwagi różnice. Ale jest też coś ciekawszego w układzie anten w iPhone.
Raport SystemPlus wskazuje, że do sterowania modułem USI AiP, a także drugą pasywną anteną fazowaną, która znajduje się pod płytą główną telefonu, używany jest pojedynczy moduł RF. Ta druga antena odróżnia iPhone 12 od innych konstrukcji na rynku. Jest mało prawdopodobne, aby znaleźć jakiekolwiek sensowne porównanie wydajności połączenia komórkowego między iPhonem 5G a jego konkurentami, ale byłoby interesujące dowiedzieć się więcej o tym (jak dotąd) wyborze projektu tylko dla Apple.
Oprócz anteny pasywnej istnieją jeszcze "względy bezpieczeństwa ludzi", o której pisze w swojej analizie SystemPlus. Trzecim komponentem kontrolowanym przez modem Qualcomm SDX55M i chipset częstotliwości pośredniej SMR526 jest radar mmWave. Funkcją tego radaru jest wykrywanie "dowolnego ciała ludzkiego w celu ograniczenia promieniowania z systemu komunikacji 5G mmWave, gdy ciało jest obecne".
Czy Apple martwi się o wpływ na zdrowie na tyle, aby dodać kosztowny dodatkowy składnik, aby ograniczyć narażenie ludzi na energię fal milimetrowych? To jest jedna możliwość. Drugą jest wykrycie najbliższych elementów absorbujących promieniowanie i przekazanie energii RF do innego układu, aby zredukować marnowanie energii. Użytkownicy urządzeń mobilnych mają na uwadze zużycie energii, szczególnie w erze 5G. Apple zdecydowanie chce zmaksymalizować wydajność baterii. Przypuszczalnie chcą również ograniczyć lub wyeliminować narażenie swoich lojalnych użytkowników na skoncentrowaną energię fal radiowych mmWave, ale tak jak pisaliśmy powyżej - te aspekty stanowczo wykraczają poza zakres tego artykułu.
Będąc głęboko zaangażowanym w każdy aspekt wdrażania 5G, szczególnie projekt RF, Qualcomm będzie nadal zajmować się kontrolą mocy RF dla anten z nieplanowanymi absorberami w swoim otoczeniu. Szybkie wyszukiwanie patentów ujawniło niedawno opublikowaną aplikację zatytułowaną "Radar do wykrywania części ciała ludzkiego". Ta aplikacja ujawnia podejście sugerowane przez analizę SystemPlus - radar wykrywający bliskość części ciała ludzkiego, aby umożliwić urządzeniu określenie, czy przesyłanie sygnału RF jest bezpieczne. Podobnie jednak, jak w przypadku modułu AiP, pozostaje pytanie o to, gdzie dokładnie kończy się projekt Qualcomma, a zaczyna Apple.
Źródło: https://www.eetimes.com/5g-antennas-stay-out-of-the-way/
Górna część widma nadal wymaga wiele testów i badań, ponieważ obecnie dostępne pasmo mmWave przy 28 GHz jest nowością na rynku konsumenckim. Wyższe częstotliwości przyjdą później. Bardzo wysokie częstotliwość, czyli EHF, to ogólna nazwa zakresu od 30 GHz do 300 GHz. Jest to pasmo, które nadal jest relatywnie mało zbadane i zrozumiane w zakresie elektroniki konsumenckiej.
Chociaż górne zakresy widma 5G oferują zarówno wyższe potencjalne szerokości pasma, jak i nadal otwarte przydziały częstotliwości, które są obecnie przydzielane usługom komórkowym, ten zakres częstotliwości cierpi z powodu bardzo wysokiego tłumienia atmosferycznego. Zwiększa to poziom mocy wyjściowych, wymaganych w antenach w celu niezawodnego nawiązania połączenia użytkownika z stacją bazową sieci komórkowej.
Jednakże tłumienie na powietrzu to tylko część problemu. Zastosowanie częstotliwości z zakresu fal milimetrowych jest nowością. Ciało, krew i kości użytkownika również pochłaniają energię RF. Nie będziemy zajmowali się potencjalną reakcją biologiczną na energię tego pasma. Niezależnie od tego, czy użytkownik doświadczy efektów fizycznych, czy nie, ręka lub głowa (lub jakakolwiek część ciała) zdecydowanie zmniejszy, jeśli nie całkowicie, wyeliminuje propagację sygnału RF dla 5G.
"Kiedy po raz pierwszy zastanawiałem się nad umieszczeniem modułu anteny 5G w telefonach, zastanawiałem się nad projektami i czy uwzględniały one praworęczność większości użytkowników i umieszczenie przy głowie w przypadku połączeń głosowych. Ale pochodzę ze starszego pokolenia, które myśli o telefonach jako o czymś, co przykłada się do ucha, aby przeprowadzić rozmowę. O wiele bardziej prawdopodobne jest, że projekt umieszczenia anteny 5G w telefonie (przynajmniej dobry projekt) będzie zoptymalizowany pod kątem wszechobecnego ekranu i pracy w dłoni, podczas surfowania w sieci czy korzystania z mediów społecznościowych. Może to dotyczyć 99% przypadków użycia, ale telefon nadal musi być w stanie połączyć się w tych rzadkich przypadkach, gdy dotyka głowy. Powinien być w stanie reagować na zmieniające się okoliczności" pisze autor artykułu.
Wiemy, że systemy MIMO i techniki kształtowania wiązki są używane na obu końcach połączenia (stacja bazowa i sprzęt użytkownika). Wieża telefonii komórkowej i słuchawka będą współpracować, aby upewnić się, że odpowiedni układ antenowy koncentrują energię RF, aby zmaksymalizować sygnał odbierany na obu końcach. Istnieje jednak inny mechanizm, który może powodować blokowanie sygnału przez obiekty znajdujące się w pobliżu telefonu. Zostało to podkreślone w niedawnej analizie iPhone 12, przeprowadzonej przez System Plus. Jeden stosunkowo mały szczegół w iPhone 12 podkreśla wartość informacyjną, którą można uzyskać dzięki prostemu zadaniu otwierania i badania produktów na rynku. Analiza System Plus podkreśla również potrzebę wykorzystania kompetentnych i doświadczonych technologów, aby wyciągnęli jak najwięcej z takich przykładów. Chociaż to tylko zwiastun pełnego raportu, analiza ta oferuje nam cenne ciekawostki:
"W przypadku serii Apple iPhone 12 odkryliśmy system 5G mmWave, jakiego nigdy wcześniej nie widzieliśmy. System został zbudowany z myślą o szybkiej komunikacji z uwzględnieniem bezpieczeństwa ludzi, a całość jest kontrolowana przez tylko jeden chipset" czytamy w raporcie. Znajdziemy tam dwie anteny 5G i w pełni zintegrowany moduł USI z anteną w pakiecie (AiP). Chociaż bardzo podobny do modułu antenowego QTM525 5G mmWave drugiej generacji firmy Qualcomm, istnieją godne uwagi różnice. Ale jest też coś ciekawszego w układzie anten w iPhone.
Raport SystemPlus wskazuje, że do sterowania modułem USI AiP, a także drugą pasywną anteną fazowaną, która znajduje się pod płytą główną telefonu, używany jest pojedynczy moduł RF. Ta druga antena odróżnia iPhone 12 od innych konstrukcji na rynku. Jest mało prawdopodobne, aby znaleźć jakiekolwiek sensowne porównanie wydajności połączenia komórkowego między iPhonem 5G a jego konkurentami, ale byłoby interesujące dowiedzieć się więcej o tym (jak dotąd) wyborze projektu tylko dla Apple.
Oprócz anteny pasywnej istnieją jeszcze "względy bezpieczeństwa ludzi", o której pisze w swojej analizie SystemPlus. Trzecim komponentem kontrolowanym przez modem Qualcomm SDX55M i chipset częstotliwości pośredniej SMR526 jest radar mmWave. Funkcją tego radaru jest wykrywanie "dowolnego ciała ludzkiego w celu ograniczenia promieniowania z systemu komunikacji 5G mmWave, gdy ciało jest obecne".
Czy Apple martwi się o wpływ na zdrowie na tyle, aby dodać kosztowny dodatkowy składnik, aby ograniczyć narażenie ludzi na energię fal milimetrowych? To jest jedna możliwość. Drugą jest wykrycie najbliższych elementów absorbujących promieniowanie i przekazanie energii RF do innego układu, aby zredukować marnowanie energii. Użytkownicy urządzeń mobilnych mają na uwadze zużycie energii, szczególnie w erze 5G. Apple zdecydowanie chce zmaksymalizować wydajność baterii. Przypuszczalnie chcą również ograniczyć lub wyeliminować narażenie swoich lojalnych użytkowników na skoncentrowaną energię fal radiowych mmWave, ale tak jak pisaliśmy powyżej - te aspekty stanowczo wykraczają poza zakres tego artykułu.
Będąc głęboko zaangażowanym w każdy aspekt wdrażania 5G, szczególnie projekt RF, Qualcomm będzie nadal zajmować się kontrolą mocy RF dla anten z nieplanowanymi absorberami w swoim otoczeniu. Szybkie wyszukiwanie patentów ujawniło niedawno opublikowaną aplikację zatytułowaną "Radar do wykrywania części ciała ludzkiego". Ta aplikacja ujawnia podejście sugerowane przez analizę SystemPlus - radar wykrywający bliskość części ciała ludzkiego, aby umożliwić urządzeniu określenie, czy przesyłanie sygnału RF jest bezpieczne. Podobnie jednak, jak w przypadku modułu AiP, pozostaje pytanie o to, gdzie dokładnie kończy się projekt Qualcomma, a zaczyna Apple.
Źródło: https://www.eetimes.com/5g-antennas-stay-out-of-the-way/
Fajne? Ranking DIY
