5G時代下emi電磁干擾的潛在風險
隨著5G時代的全面展開,高速、低延遲、大連接數的網路應用成為現代生活的核心。從智慧城市、遠端醫療、車聯網到工業自動化,5G通訊基礎設施正在重塑全球的連線架構。然而,當頻率範圍進入Sub-6GHz甚至毫米波(mmWave)領域時,emi 電磁干擾(Electromagnetic Interference) 的問題也被放大。5G系統對訊號完整性、同步性與低雜訊設計的要求極高,任何微小的電磁干擾都可能造成封包遺失、延遲上升或連線中斷。
EMI電磁干擾可分為兩種型態:傳導干擾(Conducted EMI) 與 輻射干擾(Radiated EMI)。在5G基地台與網通設備中,傳導干擾通常源於電源模組、高頻放大器或高速數據介面(如SerDes、Ethernet);而輻射干擾則可能來自天線模組之間的相互影響。由於5G系統採用多輸入多輸出技術(MIMO)與波束成形(Beamforming),每個天線元件之間的相位與幅度控制必須極為精準,一旦受到EMI干擾,即可能導致波束偏移、訊號衰減甚至通訊中斷。對電信業者與設備製造商而言,如何在提升頻寬與訊號品質的同時,有效控制電磁干擾,已成為5G部署成功的關鍵挑戰。
降低EMI電磁干擾的設計策略與改善方向
為了確保5G網路的穩定性,工程師必須在系統設計階段導入多層防護機制。首先是 電源與接地管理(Power & Grounding)。由於5G設備耗電量高且高頻切換頻繁,電源模組容易成為主要干擾源。透過加入共模濾波器(Common Mode Filter)、鐵氧體磁珠(Ferrite Bead)及低雜訊穩壓器(LDO),能有效抑制電源雜訊傳導。同時,確保接地層完整並採用多點接地結構,可降低回流電流造成的雜訊耦合。
其次是 天線與電路板(PCB)佈局設計。在多天線結構中,應保持足夠的隔離距離與地平面屏蔽,避免天線間互相干擾。PCB佈線需避免平行走線與大迴路,並使用分層設計讓高頻訊號層與電源層隔離。此外,對於高功率放大器(PA)與低雜訊放大器(LNA)等敏感元件,工程師會加裝金屬屏蔽罩(Shielding Can),或在關鍵區域貼上吸波材(Absorber),吸收多餘電磁能量,降低反射效應。
在 5G基地台與室內小型基地台(Small Cell) 設計中,也常利用導電布、鍍鎳塗層或導電泡棉填補外殼縫隙,以防止電磁洩漏。此外,射頻模組與數位模組的物理隔離同樣重要,避免訊號交疊造成干擾。
在系統層面,5G設備也必須通過嚴格的 EMC測試 與 EMI量測分析,包括輻射發射(Radiated Emission)、傳導發射(Conducted Emission)及抗擾度(Immunity)測試。透過時域與頻域分析,可精準定位干擾源並進行修正。
展望未來,隨著6G通訊與毫米波應用逐步擴展,EMI電磁干擾的防護將不再只是被動對策,而是整體架構設計的一部分。利用AI輔助模擬、智慧材料與可調式屏蔽結構,將成為未來降低干擾的新方向。唯有在設計源頭就掌握電磁相容性(EMC)概念,才能打造高速、穩定且高可靠度的5G通訊系統。