迎接5G天线设计和无线电覆盖的挑战
5G通信网络的推出承诺成为世界各地电信公司的福音，但不会毫无挑战。
互联网（物联网）和连接设备的扩散的扩展几乎肯定会导致移动数据的需求大量增长。新用途，如网络的汽车和机器到机器通信将增加到那种需求。降低延迟（预计5G反应时间不超过一毫秒）将在医疗保健和智能公用事业等时间关键区域中打开连接设备的门。更快的速度将导致用户的数据速率更高，可能使用3.5 GHz频段为高数据速率热点的3.5 GHz频段高于4G能力的多达10倍。根据一些估计，改进的连接能够立即实现更多的连接，每平方公里多达一百万。
天线制造商、无线设备制造商、汽车制造商和供应商以及无线运营商将如何应对这些挑战?
5G天线设计挑战
随着无线技术从1G发展到4G，频率步骤主要是进化的——不需要大的技术变化或间断。天线所需要的变化也是进化的-天线技术从外部天线迁移到内部天线。频带要求从单频转为双频，多频转为多天线，天线分集转为多输入多输出(MIMO)实现。然而，5G实现为某些应用提供了高达10倍的频率增长。bob电竞官方
这是一个巨大的变化，从以前的技术，这将提供重大的挑战，以及新的机遇。例如，波束形成和波束控制（使用天线阵列）将是可能的，因为在更高的频率下，单个天线可以小得多。在这些高频率下，波长（λ）约为1厘米，因此该设备是一个多λ平台。这意味着天线的放置变得更加关键，取代了以前技术中的集成方面的关键。5G发展的这些更为复杂的方面也使得尝试多种实施方式以最佳方式确定和调整权衡变得至关重要。
牵牛星费科TM一个领先的综合计算电磁学软件广泛应用于电信、汽车、航空航天和国防工业，是牵牛星HyperWorksTM虚拟产品开发的统一CAE环境。由于5G中对天线增益的要求较高，因此通常需要在两端、移动设备和基站上安装天线阵列。除了更高的天线增益外，还需要更复杂的馈电和控制电路，并且阵列元件之间必须实现良好的隔离。Feko不仅包括多种频域和时域方法，而且还具有一套精确、快速地设计和优化天线阵列的功能。更详细地说，使用Feko可以很容易地探索多个天线放置选项以及它们与主机板的交互，从而快速确定各种权衡和优化机会，这对于实际的物理设计来说是非常昂贵和耗时的。即使是复杂的波束形成和控制能力以及它们在不同频率下的效率也可以在三维模型中进行模拟，结果也很容易在三维模型中查看，如下图所示，一个工作在26ghz的2d16x16天线阵列。
5克无线覆盖挑战
新的5G蜂窝技术将为消费者提供比之前的4G/LTE高达10倍的数据速率。通过使用更高的频率来实现更高的数据速率的类似趋势在使用标准802.11ad和802.11ay的60 GHz频段的Wi-Fi实现中也可见。对于这些新技术，在城市和室内环境中实现理想的网络性能带来了新的挑战。性能将很大程度上取决于城市和室内建筑结构将影响的无线电信道(和使用的相关频率)。高精度的波传播模型是必需的，用于信道统计以及预测和优化无线电覆盖范围。需要根据不同的基站部署场景、不同的频率和不同的环境以及不同的测试驱动来分析覆盖率。这种级别的测试可能是困难的、耗时的和昂贵的，但是如果不进行充分的研究，甚至会出现更昂贵的质量问题和相关的重新部署成本。然而，在测试上花太多时间会延迟市场进入并降低利润。无论如何，我们需要达到适当的平衡。
Feko提供了一套完整的工具，可以在各种环境中定义和模型波传播，以及对基于5G的设备和系统的情况很重要。Feko的高度准确和快速的经验和确定性传播模型涵盖了各种场景，从农村到城市以及室内，隧道，甚至混合环境。这些逼真的波传播模型允许成功部署和优化演化的无线电接入网络，并为产品折衷分析创建虚拟测试平台，包括天线效应。
在5G网络中，对覆盖和干扰的预测是判断容量的关键。Feko允许用户模拟感兴趣区域内每个位置的最大接收功率和可实现的数据速率，并针对每种传输模式分别计算。容量限制和过载的细胞很容易被检测到，网络可以优化以提供覆盖和高吞吐量。由于Feko的复杂的确定性传播模型，MIMO或波束形成带来的容量改进被精确地建模。
开发者甚至可以在网络覆盖模拟中使用Feko天线模式。下图显示了室外三扇区天线的方向图，并分析了城市环境中的无线电覆盖范围。这一功能极大地加快了建模速度，允许多个实现周期来优化产品特性。
带5G到智能工厂
5G技术为企业探索专用网络和工业物联网（IIoT）解决方案提供了可能性，以帮助实现工业4.0的承诺。5G标准是许多IIO应用程序的基础，但在专用网络中创建具有统一连接、优化服务和安全通信的专用校园网对私人网络运营商来说是一个挑战。为了实现5G所承诺的更高速度、低延迟和其他好处，电信系统集成商、工程师和咨询公司必须拥有高效的5G开发工具。bob电竞官方
牵牛星提供5G天线和5G网络的集成仿真。校园网规划者采用整体仿真的方法，提前避免干扰，防止无线电波泄漏到周边地区。
在工厂车间，模拟设备、5G天线和5G网络，有助于为工业物联网驱动的制造过程创造所需的通信性能。
EM模拟有助于实现每个应用程序所需的数据速率，并确保网络中的优化行为。为了优化天线设计和设备内的位置而进行的设计更改可以尽早确定，同时避免了由无线通信干扰引起的EMC问题。能够精确地表示单个天线到与环境交互的完整系统允许工业无线应用的独特预测质量和高效设计。bob电竞官方
Altair还可以帮助制造商部署边缘计算集群，列车和执行机器学习模型，实现复杂的应用程序业务逻辑，执行数据转换，可视化实时数据等等。要了解有关Altair的Web服务和分析工具的更多信息，用于开发可扩展的IOT系统，请访问Altair IoT应bob电竞官方用页面．
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结论
在一篇来自IndustryWeek题为“制造业的新前沿就在这里。现在就是5G的时代!，“高通张议员张大恭霞张博士致电，而不是主要能够通过以前的技术进步实现移动电话通信，而5G将重点显着转向赋予智能工厂的权力。通过超可靠，低延迟和时间敏感网络，5G将在未来的工厂内实现自动化和准确的远程访问。
向5G的过渡将是消费者的一场革命，也将需要天线设计、基站配置和网络部署方面的技术创新。Feko等软件工具将是开发成功的5G产品和网络的关键要素。Altair为产品设计师提供了数字化转换的构建模块，使他们能够快速移动、快速扩展，并随着时间的推移继续改进他们的电磁系统。
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