運用小型 5G MIMO 天線，達到最佳連線與美觀

全球正在加速部署 5G 網路，以期達到更快的數據傳輸率、提升容量，以及順暢的連線。多輸入／多輸出 (MIMO) 天線技術是 5G 是否能達到效果的關鍵，包括同時傳輸和接收多資料串流、增強的頻譜效率以及整體網路效能。

雖然已有眾多天線選項，但許多應用仍需要輕巧型 MIMO 天線，以便設計人員能夠安裝在空間受限的系統，或是放置在保全、住宅、零售和其他應用中的隱蔽位置。

本文簡要討論小型與離散 5G 元件設計人員面臨的挑戰。接著介紹 Taoglas 推出的小型 5G/4G MIMO 天線產品。此產品不僅符合設計人員的需求，更具備廣泛的頻譜涵蓋範圍、全域相容性和易用性。

輕巧型 5G MIMO 天線的應用與挑戰

針對輕巧型 5G MIMO 天線採用離散安裝，即可為眾多應用領域提供所需的數據傳輸率與涵蓋範圍。消費性電子產品與保全系統設計人員希望在不破壞美觀性的情況下，提供 5G 效能。在運輸與工業應用領域中，採用較大的傳統天線可能會影響車輛或設備操作人員的視線，使其分心；若使用小型天線則可避免此一問題。小型天線可讓設計人員能在較小的自足式應用中更輕鬆增設 5G 連線，例如數位看板、銷售點自助服務亭和網路裝置。

設計人員可為工業製程系統與物聯網 (IoT) 中的應用，輕鬆增設小型 5G MIMO 天線，針對遠端位置提供 5G 網路連線，或是作為現有通訊網路的備援連線選項。

使用多重天線及相關程序可針對個別資料串流進行多工處理，以改善連結可靠度和補償訊號損耗，進而維持高數據傳輸率。MIMO 天線在毫米波通訊中會產生高路徑損耗，因此可能會有訊號衰減，且由於 5G 網路廣泛採用小型基地台部署，因此加劇了多重路徑衰退的情況。

儘管 MIMO 技術可提供顯著優勢，但實作上有其挑戰。這些挑戰包括針對各個 MIMO 天線元件之間，最小化相互耦合及最大化隔離，以確保最佳輻射效能。

早期的 MIMO 天線設計藉由增加天線之間的實體距離，解決這些問題。如此一來，使用者便需要安裝大型天線系統。設計人員需要考量空間受限的安裝場合，因此在 MIMO 天線設計中，放置多重天線的實體空間也更加受限。因此，相互耦合和效率降低等影響也會更加明顯。

要克服這些挑戰，必須採用全新方法，包括更先進的材料、解耦方法、微型化和最佳化接地面設計。

更簡易的 5G 天線安裝解決方案

Taoglas 的 MA322.A.001 Comet 系列 MIMO 天線是採用全新方法的卓越應用範例之一 (圖 1)。這些元件可提供 5G MIMO 效能，並採用 80 x 18.1 mm 的輕巧尺寸，且重量僅為 113 g。

圖 1：MA322 5G MIMO 天線外型尺寸僅 80 x 18.1 mm，可輕鬆地以離散方式進行磁性或黏貼式安裝。(圖片來源：Taoglas)

MA322 的尺寸與重量非常適用於無法或不希望採用大型笨重天線的應用。此外，此款天線亦專為磁性或黏貼式安裝所設計，可針對不需要鑽鑿安裝孔的現有應用提供 5G 連線。這些應用包括需要升級 5G 通訊的急救員和緊急服務車輛。為簡化天線與使用者應用間的連線，此天線的 MIMO 1 與 2 連線各隨附一條 2 m 低損耗纜線，具備高頻超小型 A 類 (SMA) 連接器。

此天線外殼的工作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，且具備 IP67 等級，可提供防塵與防水侵入防護 (浸入最深 1 m 的水中)，適合室內或戶外安裝。天線外殼採用丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯 (ASA) 塑膠材質製成，可提供長時間戶外安裝所需的抗紫外線 (UV) 穩定性。此外還額外附上 3M 泡棉，可針對非磁性表面採用黏貼式安裝。

此天線符合歐盟 (EU)《關於化學品註冊、評估、許可和限制法案》(REACH) 以及歐盟危害性物質限制 (RoHS) 法令。

高效能且支援全球行動通訊頻率

MA322 採用兩個高效能 5G/4G 天線設計，支援全球 5G 行動通訊頻率以及 617 MHz 至 5925 MHz 的 4G、3G 和 2G 頻段。此外，其還可提供小型天線通常欠缺的效能特性。

MA322 天線具備低回波損耗特性以及零電壓駐波比 (VSWR) 規格值，可在一般小型天線效率等級下運作，而不會犧牲訊號效能 (圖 2)。

圖 2：MA322 採用創新設計，可提供類似尺寸的圓盤型天線未能企及的效率等級。(圖片來源：Taoglas)

MA322 天線在設計上符合設計人員的遠距通訊與路徑損耗緩解需求，不僅能達到穩定的峰值增益等級 (圖 3)，更能在整體工作頻率範圍下展現卓越的全向輻射場型 (圖 4)。其等向相對最大峰值增益為 4.2 dBi，且工作頻率範圍包含 3550 MHz 頻段，處於美國與歐洲常用的 5G 頻段範圍內。

圖 3：MA322 符合穩定峰值增益的需求，最大指定峰值增益可達 4.2 dBi。(圖片來源：Taoglas)

圖 4：MA322 可在其工作頻率範圍內提供高度統一輻射場型，包括此處顯示的 3550 MHz 頻段。(圖片來源：Taoglas)

MA322 天線具備穩定效能且安裝簡單，可為設計人員提供適合各種應用的現成 5G 安裝解決方案。

結論

隨著更先進的材料與設計方法問世，Taoglas 開發出小型 MIMO 天線，可達成 5G 操作所需的增益與效率等級。設計人員可運用此款緊湊、薄型元件，為需要安全性、美觀、易用性且空間有限的應用，增設 5G 連線。