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平板POS系統外殼和基座實測無線連線效能
 

【作者: 百佳泰】   2024年08月26日 星期一

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本文著重於探討平板POS外殼和基座對無線連線效能造成的影響,以及透過測試不同材料和設計的外殼和基座,分析其對平板無線訊號的影響。


隨著科技的進步與行動裝置的普及,平板也逐漸被應用在POS(Point of Sale)系統中。相較於傳統的POS機台,平板POS系統具有哪些優勢?依據使用者需求,可以分別從硬體、價格、服務了解平板POS系統的優勢。


POS應用新面貌:平板POS系統

關於平板POS系統的特色,包括:


 輕巧方便:平板體積小、重量輕,方便移動和攜帶,適合空間有限的店家。


 操作簡單:平板採用觸控螢幕操作,介面直覺易懂,即使是沒有經驗的人也能快速上手。


 價格親民:平板 POS系統的價格通常比傳統 POS機台便宜,對於預算有限的店家來說是個不錯的選擇。


雖然現今越來越多企業引進平板POS系統,但是採用平板也存在一些問題,例如:1.安全性:平板的安全性較低,容易被駭客攻擊,造成資料外洩;2.穩定性:平板的穩定性較差,容易死機或當機,影響正常使用;3.耐用性:平板的耐用性較差,容易損壞,需要經常維修或更換。


平板POS系統外殼和基座之功能與潛藏風險

為了克服這些問題,多家供應商推出了專用於平板POS系統的外殼和基座。這些外殼和基座可以提高平板的安全性、穩定性和耐用性,並提供額外的功能,例如:保護平板免受摔落、刮擦和灰塵造成的損壞;提供額外的電池續航力;整合讀卡器、印表機等設備。


然而,此類的外殼和基座也可能會帶來一些問題,例如:無線連線效能影響,亦即外殼和基座的材料和設計可能會影響平板的無線訊號,造成資料傳輸速度變慢或斷線。


本文將探討平板POS外殼和基座對無線連線效能的影響。透過測試不同材料和設計的外殼和基座,分析其對平板無線訊號的影響。


實例說明

百佳泰曾與一家客戶合作,該客戶將其生產的保護殼和基座與iPad Pro搭配應用於POS機上。為了了解其產品是否會影響iPad Pro的無線效能,該客戶委託百佳泰進行測試,並且能提供客觀的建議,以協助其及早進行產品修正和調整。


無線效能測試

百佳泰建議透過LTE和Wi-Fi OTA的效能來觀察在三種組裝情境下效能的差異。圖一為iPad Pro搭配客戶產品的三種組裝情境示意圖,表一和表二為執行測試之條件。



圖一 : iPad Pro搭配客戶產品的三種情境示意圖
圖一 : iPad Pro搭配客戶產品的三種情境示意圖
表一:LTE測試條件

LTE

Bandwidth(MHz)

Uplink EARFCN

Downlink EARFCN

2

 

10

18900

900

4

20175

2175

5

20525

2525

12

23095

5095

 


表二:Wi-Fi測試條件

Wi-Fi Band(GHz)

Standard

Bandwidth(MHz)

Channel

TRP Data Rate

TIS Data Rate

2.4

 

 

ax

20

6

 

 

MCS 0

 

MCS 9

161

537

 

40

36

161

 

MCS 11

 

6

 

40

37

197


分析量測結果

量測一


圖二表示不同LTE頻段下的總輻射功率(TRP)的結果,並比較了三種情境分別為「無外殼」(以藍色菱形線條表示)、「有外殼」(以紅色方形線條表示)以及「有外殼及基座」(以綠色三角形線條表示)。X軸的2、4、5和12代表LTE 頻段。Y軸測量為TRP結果。若TRP值越高,則可以理解成可以使用的距離較遠且不容易受到同頻干擾。


從圖表中可以觀察到,在所有LTE band中在無外殼情境下,TRP值均高於其他兩種情境。將外殼安裝上後TRP的數值有所下降,且TRP數值遠低於無外殼情境,甚至在LTE頻段5時,在安裝外殼後會直接無法註冊到基地台模擬器。而有外殼及基座的TRP數值也低於無外殼情境。



圖二 : 三種情境下LTE的TRP比較圖
圖二 : 三種情境下LTE的TRP比較圖

量測二


圖三則是TIS的比較圖,X軸代表LTE頻段,Y軸以dBm為單位測量TIS。較低的TIS值通常表示接收器較靈敏,可以偵測到較弱的訊號。對於所有LTE頻段中,「無外殼」場景具有最好的TIS數值。當在安裝上外殼後,TIS值明顯惡化。在「有外殼和基座」的情境下與「有外殼」的TIS數值差異不大。


因此,從圖中可以看出,「無外殼」在所有測試的LTE頻段上提供最佳化的接收器靈敏度,而添加「外殼」或「有外殼及基座」則會導致效能低落。這些效能低落情況在實際使用上會產生使用距離變短,導致在使用者體驗上將大打折扣。



圖三 : 三種情境LTE的TIS比較圖
圖三 : 三種情境LTE的TIS比較圖

量測三


圖四(左)為Wi-Fi在不同頻道上的總輻射功率(TRP),其頻道分別為2.4 GHz的Channel 6、5 GHz的Channel 36、Channel 161、6 GHz的Channel 37和Channel197。我們維持測試上述三種情境,在「有外殼」和「有外殼及基座 」讀條件下,在2.4 GHz的Channel 6時急劇惡化而在5 GHz和6 GHz的頻道影響較小。


圖四(右)為TIS的測試結果趨勢,整體與TRP的測試結果趨勢相同。在「有外殼」和「有外殼及基座」條件下,2.4 GHz 的Channel 6急劇惡化而5 GHz和6 GHz的頻道影響較小。造成這種現象的根本原因,可能是金屬外殼和外殼形狀影響了外殼安裝後天線原有的工作頻段,導致TRP和TIS數值性能惡化。與在「有外殼」條件下使用LTE網絡情況類似,透過Wi-Fi 2.4 GHz頻段連線時,會有傳輸速度下降或是斷線等問題發生。至於5 GHz和6 GHz頻段則不會有太大問題。



圖四 : 三種情境下Wi-Fi的TRP/TIS比較圖
圖四 : 三種情境下Wi-Fi的TRP/TIS比較圖

根據我們的分析後,保護殼和基座可能會影響iPad Pro的無線效能,因此在設計和使用時需要特別留意。具體來說,在LTE頻段下,安裝外殼後iPad Pro的TRP和TIS值都會下降,導致使用距離變短。在Wi-Fi頻段下,安裝外殼後iPad Pro的TRP和TIS值在2.4 GHz頻段上會急劇下降,而在5 GHz和6 GHz頻段上影響較小。


在設計iPad Pro保護殼和基座時,需要考慮其對無線效能的影響,百佳泰測試團隊建議:1.使用非金屬材質或在金屬外殼天線位置區域開孔,以減少對無線效能的影響;2.針對不同頻段進行優化設計,如在加入外殼後再進行天線設計調整,以確保在所有頻段下都能獲得良好的無線效能。


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