Tehnologia 5G promite viteze mai rapide și conectivitate mai mare în comunicațiile mobile. Prezintă, de asemenea, mai multe provocări care necesită reproiectarea și repoziționarea componentelor, circuitelor, antenelor și materialelor. Iar aceste provocări pot fi depășite utiizând soluții de simulare, ce pot ajuta la reducerea costurilor de dezvoltare și a riscului de erori la proiectare.
La fiecare nouă generație de comunicații mobile, noi antene și componente trebuie integrate în factorii de formă existenți. În fiecare dispozitiv electronic, plasarea componentelor este esențială pentru a obține indicatori de performanță (KPI) menționați în specificațiile de performanță și conformitate, iar complexitatea crescută a designului mobil pentru 5G introduce în mod inerent puncte de eroare. Prin urmare, este mai important ca niciodată să identificăm probleme potențiale, cum ar fi nerespectarea unui standard de interferențe electromagnetice (EMI), cât mai curând posibil, având în vedere ciclurile de proiectare extrem de scurte cu care se confruntă industria dispozitivelor mobile.
Apariția sistemelor avansate de asistență pentru șoferi (ADAS) și a IIoT necesită aplicații 5G care să funcționeze în mod fiabil în medii dinamice restrânse. Utilizarea mai extinsă a simulării înainte de ciclul de proiectare va fi esențială pentru atingerea KPI-urilor și a standardelor de siguranță, atât în aplicațiile de consum 5G cât și în cele industriale.
Asigurarea integrității semnalului pe dispozitiv (SI) și a integrității de putere (PI) este, de asemenea, o preocupare majoră dacă se menține o comunicare fiabilă de mare viteză între componente. SI / PI și EMC / EMI devin mai critici la frecvențele mai mari și la ratele de date asociate cu 5G. Prevenirea desensibilizării sistemelor electronice critice în imediata apropiere a altor sisteme devine o sarcină dificilă a ingineriei. Frecvențele ridicate și densitatea componentelor înseamnă că, în proiectarea produsului 5G, este necesară simularea electromagnetică 3D cu undă completă pentru a capta multe dintre interacțiunile care pot provoca EMC / EMI, SI / PI și probleme de desensibilitate. Numărul crescut de sisteme înseamnă că există un risc mai mare de probleme de SAR și, în plus, problemele de încredere publică în jurul proliferării 5G înseamnă că producătorii trebuie să poată demonstra clar că tehnologia nu prezintă un risc pentru sănătate și respectă standardele de reglementare.
La frecvențele de undă milimetrice se dezvoltă noi standarde pentru expunerea umană, care trebuie luate în considerare și vor necesita noi abordări de simulare, precum tehnicile hibride. Dispozitivele 5G trebuie să funcționeze în mod fiabil în medii provocatoare, inclusiv cele urbane dens populate și complexe, care conțin multe obstacole posibile pentru semnal, cum ar fi alte persoane, clădiri și alte dispozitive mobile. Pentru a funcționa în mod fiabil, dispozitivele 5G vor folosi tehnologia MIMO (intrare multiplă, ieșire multiplă) pentru a exploata eficient efectele multipath în care semnalele întoarse din clădiri, de exemplu, pot ajuta la completarea punctelor moarte și la creșterea capacității rețelei. Acest lucru înseamnă că este nevoie de mai multe antene într-un singur dispozitiv, reducând spațiul și crescând problemele EMC / EMI, SAR și managementul termic. Pentru a integra viitoare antene cu unde milimetrice în dispozitivele mobile, vor fi necesare noi abordări ale proiectării produselor. La frecvențele de undă milimetrice, structurile subțiri, precum o carcasă pentru smartphone, au o grosime semnificativă în comparație cu lungimea de undă a undelor electromagnetice propagatoare și influențează substanțial un semnal care trece prin ele. Tehnicile de proiectare pioniere în industria aerospațială pot fi utilizate pentru a proiecta carcasele smartphone-urilor pentru a permite trecerea semnalelor radio fără obstacole, asigurând o eficiență ridicată a radiațiilor antenei și un control fin asupra comportamentului fasciculului.
Multe companii care dezvoltă dispozitive mobile, produse IoT și infrastructură celulară folosesc instrumentele de simulare realiste dezvoltate pentru a depăși aceste provocări ale industriei. Cu un prototip virtual realist, inginerie de antenă integrată, performanță EMC / EMI a dispozitivului, performanță a circuitelor tipărite (PCB) și performanțe structurale și termice ale dispozitivului pot fi rapid, modelate, analizate și optimizate cu exactitate.
5G nu este doar o evoluție a standardelor existente, ci necesită o abordare cu totul nouă în ceea ce privește proiectarea dispozitivelor și a infrastructurii celulare. Mulți producători concurează pentru a aduce pe piață dispozitive cu capacitate 5G, deoarece recompensele potențiale sunt mari. Costurile de dezvoltare pentru tehnologia 5G sunt substanțiale, iar riscul de eșec este ridicat datorită provocărilor complexe de inginerie implicate. Prototipizarea virtuală poate ajuta la reducerea timpului și a costurilor de proiectare și la realizarea conformității cu reglementările, reducând în același timp riscul de eșec. Companiile care pot folosi cel mai bine prototipurile virtuale conectate digital vor depăși provocările proiectării sistemelor 5G end-to-end și vor avea avantaje semnificative față de concurenții lor în cursa de a lua 5G mainstream.
