歷年回顧

2017年佳作:TRI BAND Router

2017年佳作:TRI BAND Router

通訊大賽主辦團隊

根據競賽題目,本團隊必須在有限空間內設計出涵蓋Wi-Fi三頻2.4~2.5GHz、5.15~5.35GHz以及5.5~5.875GHz的MIMO天線,每個頻段內必須具備高隔離度、高效率以及水平切面最佳吞吐量。本團隊推出的作品是由基板大小200×170×1.6立方毫米所構成的三天線MIMO路由器,其中設計了兩支涵蓋高低頻的IFA天線以及一支涵蓋高頻的IFA天線,來實現在低頻2T2R、高頻3T3R的設定目標。實作上,利用耦合結構讓兩支高低頻IFA天線產生雙模態,以便涵蓋2.4~2.5GHz與5.15~5.875GHz的頻段,而第三支IFA天線則用單一結構產生5.15~5.875GHz模態,而且最終的模擬結果VSWR在所需頻段皆小於2,隔離度均大於15dB,效率均在60%以上,結果均符合參賽標準。

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2017年佳作:維瓦第天線陣列應用於行動裝置

2017年佳作:維瓦第天線陣列應用於行動裝置

通訊大賽主辦團隊

為解決在未來5G手機的天線問題,多數產品是採用硬性基板來設計,而本作品是在軟性薄基板上設計維瓦第天線陣列並且微小化,能夠配合任何外型的手機機構,而且薄板具備更小的損耗特性,也適合作為天線的基板。實作上,本天線結構是由錐型槽孔天線(TSA)或稱為維瓦第天線演變而來,由於TSA本身擁有寬頻段與高指向性等特性,所以可藉由高指向性的特性降低手機機構對天線的影響,而在規定尺寸下,自由空間與手機機構皆能達到所規定的頻段範圍,並維持40%以上的輻射效率。實作過程最大的難題在於拿捏天線的精準度及穩定性,解決辦法是調整設計的思維,在能實現的條件下,找出最佳天線結構。

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2017年佳作:金屬機殼U型開槽LTE穿戴天線

2017年佳作:金屬機殼U型開槽LTE穿戴天線

通訊大賽主辦團隊

以往在金屬空間內要設計手機天線已經是一大挑戰,若換成是環境更小的手錶,要同時兼顧尺寸大小和外觀金屬的完整度更是難上加難。目前智慧型手錶大部分還是以GPS及BT/Wi-Fi為主,因此本團隊希望能設計出一款LTE智慧型手錶天線,不但要保有外觀、尺寸、LTE通話頻段,還要跳脫以往手錶不能通話而且必須是塑膠殼的先天限制。本作品是一款全金屬機殼U形開槽之LTE手錶天線設計,運用原本有限的空間,結合整體機殼完成小空間內的天線設計,三支天線皆在金屬機殼內部並放置於邊框接合處,讓金屬機殼成為此設計之助力而非阻力,此種天線設計兼具相容性與新穎性,可應用在各個環境及國家的操作頻段。

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2017年佳作:我的肝

2017年佳作:我的肝

通訊大賽主辦團隊

競賽主題是8×8 MIMO天線設計,若採用一般的單極天線在此頻段預估所需占用面積約258平方毫米,而使用偶極天線則預估占用約128平方毫米,所用空間似乎都不小。而現今手機天線的發展是貼片天線形式,因此團隊決定選用與以往不同形式的天線,發想往三維(3D)空間方向發展,最終選用了螺旋天線,此天線形式在此頻段只需使用到上述兩種天線約30%的面積。所設計的螺旋天線的基本參數是用光速3.00×108 m/s除上3.5×109 赫茲(HZ)下去做計算設計。在實作過程中,也曾出現過一些始料未及的問題,不過都順利解決,最令人驚喜的事情是最後實作出來的成品,量測結果居然比預期的還要好,大家因此都非常有成就感。

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2017年佳作:效率不夠

2017年佳作:效率不夠

通訊大賽主辦團隊

近年來,行動智慧裝置逐漸地往多功能、輕薄短小化的趨勢發展,也因此對於散熱效率及結構強度的要求不斷地提高,另外使用者對於產品外觀設計的要求也漸趨挑剔,種種因素讓金屬材質的機殼日漸普及,但是天線無法在金屬面輻射,所以必須透過槽孔的方式來激發。針對這個問題的解決方向,本次的平板天線設計採用PIFA架構,此架構的優點是多頻段且頻寬夠大、型式簡單,易於大量製造。實作上,本團隊在一塊FR4板上使用對稱PIFA架構,實現了兩個LTE以及WLAN全頻,相較於其他使用被動元件之金屬背蓋天線設計,本作品的架構更為簡略、單純,也更易於生產且成本低廉。

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2017年佳作:錶框內天線不易取出

2017年佳作:錶框內天線不易取出

通訊大賽主辦團隊

市面上智慧型手錶支援LTE 700的不多,與其他裝置比起來,手錶的淨空區範圍相當有限,但LTE 700頻段需要較大的空間才能運作,所以本作品的手錶天線使用簡單的耦合架構來達到LTE 700 MIMO頻段。此作品共有三支天線,採用50Ω的細銅軸線做為天線的饋入方式,其中天線A包含的頻段為低頻B13及高頻B1 B2 B4(1.71GHz~2.17GHz),天線B負責低頻B13及GPS 1.575GHz,低頻部分與天線A結構對稱原理相同,至於天線C則應用在BT/Wi-Fi 2.4GHz~2.5GHz。作品的外殼以3D列印製作,厚度為0.8mm,並以0.1mm厚的銅片代替銀幕並接上電池,然後鑽孔至底部接地達成題目的要求。實作時,由於沒考慮到寄生元件高度、線徑等參數預留空間,所以初版3D模組尺寸必須重新製作。

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2017年川生特別獎:具場型重置之微型基地台天線設計

2017年川生特別獎:具場型重置之微型基地台天線設計

通訊大賽主辦團隊

一般AP都是以單一指向性高的輻射場型去做輻射,而且大多安裝在房間的牆壁或天花板上,為了改善舊有產品的運作效能,本作品採用場型可重置天線設計,天線形式分別配置兩款不同的偶極天線,利用對角鏡像擺設於同一輻射面,四支天線涵蓋WLAN 5G,並以四輸入埠來實現切換場型重置功能,將天線配置於上層,透過反射板高度優化。同時利用偶極天線寬頻較高的特性,將偶極天線一臂彎折90度,控制輻射場型偏向輻射,並以斜對角鏡像擺設,使得輸入埠切換時可有效改變輻射場型。此外,由於是具有切換場型的微型基地台,所以辦公室或家庭的用戶只需要一台分享器就夠讓所有的使用者有效地收取訊號。

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2017年晴鑫科技特別獎:X8

2017年晴鑫科技特別獎:X8

通訊大賽主辦團隊

目前AP天線大部分為4支外置式,而這次產業出題要求8支天線,並改善隔離度的狀況。對此,本團隊創新採用了內置式天線,以偶極天線架構方式達成2.4~ 2.5GHz頻段和5.10~5.875GHz頻段,並以不對稱方式來改善隔離度,讓天線系統能夠在困難環境和小型化空間之下達到要求。實作方面,從Dipole Antenna的1/2波長開始設計,再使用粗細的變化與不對稱的結構增加匹配與頻寬,並以7種不同尺寸的天線來實現8×8天線系統的路由器(Router),接著配合擺放方式改變場型方向來增加效率與隔離度,最後利用所學的天線知識來設計。在天線設計上若出現瓶頸,團隊就會與指導老師、學長姊以及業師進行討論,最後也都能順利克服。

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2017年耀登科技特別獎:雙IFA天線耦合邊框之智能手機

2017年耀登科技特別獎:雙IFA天線耦合邊框之智能手機

通訊大賽主辦團隊

金屬機身的智慧型手機產品越來越多,而將天線設計於金屬材質上,也意味著天線將會面臨電磁波受到金屬環境屏蔽的問題,為了解決天線輻射狀況,大多會採用開槽設計來改善,並且流行窄淨空區的作法,來美化手機的外觀。對此,本團隊提出雙IFA耦合金屬邊框設計,天線設計為八角形,更加符合圓滑的機身使用,並置於手機頂端面和彎曲面的邊框,利用邊框輻射所設計出的天線頻段分別覆蓋697~997MHz和1308~2801MHz的兩個工作寬頻段。有別於以往在手握地方放置天線,這種作法避免了因觸感因素而影響天線的輻射效率。在實作過程中,曾經因為手機模型設計為彎曲造型,而碰到一些組裝上的問題,透過修正才解決。

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2017年光寶科技特別獎、主題式優選獎

2017年光寶科技特別獎、主題式優選獎

通訊大賽主辦團隊

一般情況下,在同一個空間內使用同一台分享器,收訊就會變得很不好,本團隊為了在各個環境中都能夠有效地傳遞訊號,所以開發了一台高效率高增益的Wi-Fi AP,在同一個使用空間內不必安裝過多的分享器,也能傳輸無礙,並減少有線網路使用上的不便。針對比賽題目,本作品鎖定的目標是應用在室外的Wi-Fi AP,主要是點對點或點對多點,必須具備高傳輸功率和窄波速高增益天線的特性,在相同頻段下還必須有高隔離度,才不會發生自我干擾,而無法順利傳輸。另外,在這次的比賽研究中,也學到了許多之前沒有很了解的知識,包括T-Juntion、Patch、Dipole、Array等等天線的知識,收穫滿載。

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