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优化5G网络及物联网的天线设计(一)

2020.9.28

出门上班时,您车库的门会自动关闭,同时它还会给您办公室的咖啡机发信息,告诉后者开始煮咖啡。同样是在这一天,您的洒水系统接到天气预报知道马上要下雨了,所以取消了下午的草坪洒水安排。这并不是一部未来派的电视节目,而是对即将推出的‘物联网’和下一代无线通信系统5G 网络的真实写照。不过,我们首先需要为此优化现有移动设备中天线的性能。

下一代移动技术:物联网和5G

技术达人们已经在他们的家里实现了一定程度的自动化,比如使用手机App 来启动洗碗机或调节恒温器。物联网(IoT)是现在较新的一种理念,人们也把它叫做“产业互联网”,甚至戏称为“万物联网”,物联网将这些简单的自动化工作又提升了一个等级,支持在对象和联网设备之间进行数据交流。

最终,IoT 将能走出简单的家庭和建筑物自动化,走进更多更高级的应用领域。在一个理想的物联网中,移动设备将能够收集和解读诸如您的位置和已知偏好等信息,然后与“智能对象”通讯,期间不需要您进行任何输入。

物联网在将来的广泛应用会包括:

· 媒体

○ 开车经过高速公路上的广告牌或收看电视广告时,设备会自动根据收集的数据判断出您喜欢的广告产品,这时,您将收到关于商品详情的信息。

· 交通

○ 您的车子不仅能够自动平行停车,还可以自动导航和驾驶。随着技术的进步,火车和飞机也将进行类似改进,这些只是IoT 帮助我们简化出行的几个简单方面。

· 医疗保健

○ 医疗设备将能自动管理用药,并监控病人的情况及整体健康状况。心脏起搏器、助听器以及心脏监听仪会使医生和病人之间的交流变得更加流畅。

· 环境保护及能源节约

○ 传感器会根据人员的活动开关照明和电子设备,减少能耗。在更大范围内,改进的IoT 还能负责监控水与空气质量,以及其他各种环境问题。

· 基础设施

○ IoT 传感器会出于安全及安保的目的监控桥梁、铁路和废物管理系统的结构稳定性。

随着智能手机在社会上的普及,物联网将能轻松收集我们的个人数据,并将其用于和其他对象及智能设备间的通信。但是,在畅想IoT 可能实现的各种功能之前,我们需要先开发出下一代移动技术来优化智能手机。

当5G 取代4G LTE 后……

下一代无线通信网络现在被命名为5G。目前,5G 还只是一个概念,预计将在2020 年正式推广,因此移动行业需要在短时间内完成大量工作。

大部分无线通讯专业人士都认为5G 将取代4G LTE 后,它将满足三个核心需求:

1、延迟缩短到小于1 秒。
2、针对数万并发用户的数据速率可以提升到至少1 Gb/秒。
3、提高能效。

不论5G 的发布将为无线通信行业带来哪些改进,我们的主要目标都是希望能通过提升速度和效率实现移动技术、数据收集和无线通信的无缝集成。 没有这些优势的话,物联网无法正确工作,将变得多余。

在全球各地5G 研究人员开展的诸多研究工作中,对移动设备天线的优化是一项重要研究课题。虽然5G 应用的标准化尚未完成,但许多研究人员已着手开发各种可拓展物联网世界的应用,我们可以从研究一个介绍性的基本模型开始,即我们案例库中的模拟移动设备天线教程模型,它介绍了如何设计移动设备中的一个小型天线。


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