目前，已有許多電信公司推出了新的無線電接入網絡 （RAN） 元件，而這些元件能在5G中頻（C-Band）裡運行。這些電信公司於2020年12月以690億美元從美國FCC購買了頻譜的使用權，以獲得高達280 MHz的組合頻寬。該頻寬能提供比4G LTE服務更快的上傳和下載速度，其頻率比新興的5G毫米波段，具備更好的範圍覆蓋和抗障礙物阻擋性能。

然而，這個頻譜的銷售卻在美國聯邦航空局、商業航空業和國防部內部引發了重大的問題，因為他們認為飛機的雷達高度計系統可能會受到影響，進而造成旅客飛行的危險。

最後，美國聯邦航空局宣布了一項立即裁決，飛行員在新的5G訊號可能干擾雷達高度計系統的情況下，禁止使用自動降落（以及其他在低空中使用的飛行系統）。這項裁決立即引發了整個航空業的巨大反應，甚至還牽動了證券交易市場。

這項裁決導致大型的國際航空公司紛紛取消飛往美國的航班。此外，美國聯邦航空局也強調擔心，將有50個機場的多條美國國內航線，將會被取消或面臨取消的危險。

圖一 : 5G中頻（C-Band）能提供比4G LTE服務更快的上傳和下載速度，這個頻譜的銷售卻會影響飛機的雷達高度計系統，進而造成旅客飛行的危險。

美國聯邦航空局突如其來的行動所造成的後果影響甚廣，包含造成全球航空旅行的困難性、導致飛機製造商的股票大跌，並促使航空電子設備製造商開始測試和認證他們的設備，以防禦新的頻譜威脅。

目前全世界有數千架飛機正在接受嚴密的審查，從大型商用客機到私人飛機，甚至是直升機，因為過去和近幾代的雷達高度計的設計，從未需要考量預測和抑制相鄰訊號的功能，但現在雷達高度計開發商和使用他們設備的飛機製造商，都必須要檢查和測試他們的設計，以評估飛機在5G基地台附近起飛或降落時的性能。

隨後，美國聯邦航空局宣布，批准了「估計有78%的美國民航機隊，將在電信公司釋放C波段訊號的機場，進行低能見度降落」。這份清單涵蓋了大多數大型飛機，以及一些區域性的飛機。

使用電磁模擬軟體來避免干擾事件發生

為什麼會發生雷達高度計的干擾事件？由於無線電頻率 （RF） 系統廣泛應用於整個飛機平台設備，以執行各種任務，通常是自動駕駛儀器和儀表降落系統（ILS）的關鍵組件。

而在3700至4400MHz間的RF波段，先前曾被指定用於固定點服務與地面衛星服務。運作於該部分頻段的通訊設備，通常具有非常低能量的無線電發射；或 uplink上鏈點在地理位置上，一般都遠離機場位置。而雷達高度計的使用在 4200至4400 MHz波段內，也獲得國際的認可和保護。

但在2020年3月，美國聯邦通訊委員會 （FCC） 決定重新分配波段，將3700至3980 MHz的280 MHz頻率，專用於支援電信產業對額外波段的需求。在波段重新分配之下，留下了一個20 MHz的保護波段（從3980 MHz到4000 MHz），以及用於飛機安全和雷達系統的頻譜平衡（4000至4400 MHz）。然而，美國聯邦通訊委員會 （FCC）在次年12月，售出了這個電信頻譜。

雷達高度計系統通常在4200至4400 MHz之間運作，也不與電信公司使用相同的波段，那問題是出在哪裡呢？

原來雷達高度計系統對任何訊號干擾非常敏感，即使來自頻外的訊號源。如果發生干擾，雷達高度計可能會顯示錯誤的離地距離讀數。此外，這些系統與自動降落和起飛系統相結合，可以導致飛行控制快速地減少或增加機推力、減少機翼、釋放起落架，或採取其他可能導致飛機失速並危及乘客安全的自動安全措施。

最後拜登政府和美國聯邦航空局已與電信公司達成初步協議，將延遲啟用已被認定機場附近的新基站，同時與聯邦監管機構合作，共同解決有關新5G服務可能干擾飛航安全的爭議。

圖二 : 電磁模擬工具早已經可以預測這些干擾效應並且提供指引，但干擾的問題卻仍然存在。（source:Ansys）

模擬軟體如何協助解決這項爭議

這項爭議將如何被解決？其中有兩個部份需要被調查和解決：

1.來自5G系統的波道內無線電輻射，以及需要在雷達高度計接收器處抑制這些訊號；

2.落在雷達高度計工作波段內的頻外5G訊號發射器的能量輻射；

這些調查的結果可能導致最終需要對其中一個或兩個系統，進行所費不貲的修改。

然而，Ansys EMIT這類模擬工具，早已經可以預測這些干擾效應並且提供指引，以降低干擾的情抗。但干擾的問題卻仍然存在，實在有點令人驚訝。

對於棘手的干擾問題，Ansys EMIT工具組是Ansys Electronics Desktop不可或缺的一部分，也是Ansys HFSS產品組合的一部分，其核心技術是為超寬頻發射器的釋放與其接收器特性，進行全面的評估。

因此頻內與頻外的影響皆已被納入考量。除了發射器和接收器之外，還必須考慮天線系統、飛機的方向和位置，以及5G天線系統的波束形成與波束控制特性。目前Ansys HFSS已是天線系統的物理特性、安裝效果和耦合建模的產業指標，其運用領域甚至已拓展至長距離地面和地形反射的場景中。

**刊頭圖（source: pexels-pixabay）