到底需要多少天线才能让一辆汽车拥有安全可靠的自动驾驶能力?

这可不是个笑话,爱尔兰天线技术供应商 Taoglas 认为,在接入 5G 网络的情况下,下一代联网汽车至少需要 18 条天线。Taoglas 成立于 2007 年,它是工业应用领域天线技术的领导者,目前公司一半的业务都来自交通领域,产品主要被在卡车、大巴和汽车等车辆上。

即使没有 5G 网络,汽车制造商设计的联网汽车也搭载了多种不同网络连接方式的天线,包括蜂窝网络、Wi-Fi,用于导航的 GPS,紧急呼叫系统,卫星广播以及AM/FM,倒车雷达,蓝牙,DSRC以及V2V/V2X应用。

前不久,Taoglas 推出了名为 Axiom 的参考设计,它是一款紧凑型的多天线(9 天线)解决方案。

020ednc20170613 注:Axiom 9合1多天线参考设计

天线越多越好

OEM 商们近些年来对网络连接技术的需求有什么变化?

Taoglas 公司 CEO Dermot O’Shea 回答得简洁干脆:厂商们需要的天线数量出现了几何级的增长。汽车制造商疯狂做加法,但对于一些较为传统的功能,它们却又不舍得砍掉。

举例来说,现在基本上没人使用车上的 AM/FM 功能,因为大家都转向了网络电台或卫星广播,但这项功能依旧会保留在车辆配置清单中。

虽然天线需求量变大了是好事,但也给供应商们带来了巨大的挑战,因为它们的解决方案必须保持苗条“身材”,同时天线模组的安装难度还要不断降低,价格也得足够实惠。最重要的是,天线阵列在性能上“必须足够强悍”。

市场研究公司 IHS Markit 车载电子部门首席分析师 Luca De Ambroggi 同意这一观点。“从五年前开始,‘联网能力’在车辆上扮演的角色突然发生了变化,因为车辆需要的嵌入式解决方案和技术变得越来越多。”他解释。“手机不再是车辆联网的中枢,汽车自己成了一座行走的信号塔。”

De Ambroggi 指出,这些网络连接解决方案的装车率会越来越高。“它们不只是高端车型的标配,还会逐渐进入中低端的车型。”

De Ambroggi 认为,这一普及化过程是由多种因素推动的,其中就包括元器件成本降低和芯片集成度提高。同时,汽车制造商正在经历功能升级,它要从简单的信息娱乐功能(如热点和手机蓝牙配对等)升级到更为复杂的系统(如车辆 OTA 升级和在线诊断等)。此外,在不久的将来,V2V 和 V2X 等技术的应用和 AI 采集数据的需求也会推动此类产品的普及。

O’Shea 认为,汽车 OEM 商和一级零部件供应商过去在网络连接技术领域没有丰厚的积累,现在智能驾驶的到来正在迫使他们“抓紧补课”。

汽车用到的天线和智能手机有什么不同?

既然智能手机那么小的设备已经能整合进多天线系统了,把它放进那么大的汽车里有什么难的呢?

你别说,还真么那么容易。O’Shea 指出,首先车载天线的安全标准更高,它需要经受住温度和震动的长期考验,而智能手机的安全标准要低得多,毕竟谁的手机也不会被放在太阳下暴晒或长期停在雪地。

其次,现在的汽车已经不是简单的铁皮车了,这就意味着天线可以由早年车顶的“鲨鱼鳍”缩进车内。因此,天线供应商们不能只做万金油型的解决方案,它们需要根据车顶的弧度对天线模组进行调整,此外有的厂商还要将天线模组安装在外后视镜、后备箱、保险杠甚至仪表盘里,这就加大了天线供应商们的开发难度。

“自动驾驶时代对车载天线性能和可靠性的要求就更高了,毕竟一旦断了连接,车辆的安全功能可能就会受影响。”De Ambroggi 补充道。除了上述问题,“气温、恶劣的环境和电磁兼容性等问题也需要解决。”

De Ambroggi 表示:“假设我们将天线安在车辆顶棚里,它们就必须经受 105 C°的高温。此外,震动和电磁干扰等也是天线的大敌。最重要的是,车辆会处在不断的移动中,一旦速度快起来,天线接收或发送信号的能力就会减弱。”

“如何以足够有竞争力的成本造出高效的天线并将它们塞进一个紧凑的空间中是汽车制造商射频团队的第一要务。”O’Shea 总结道。

这就是 Axiom 诞生的原因,制造商可以拿它当参考设计,根据自己的需要设计出相应的多天线阵列。这样的解决方案有一大优势,那就是可以帮厂商节省几个月的测试时间。

(原文发表于EDNC姐妹网EETimes,參考原文:Autonomous Cars Tackle Antenna Glut

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