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聯盟研究群 / 高增益、智慧型天線技術與應用

研究動機:
    本技術之研究動機有二:一為產業應用需求;二為厚植國家技術深度,因應國防與國家安全。在產業發展應用方面,由於無線傳輸應用(含行動通訊、無線感測網路與網際網路等應用)之發展帶動了天線技術的需求與蓬勃應用,國內產業在過去幾年中為能快速在市場上取得地位,均聚焦於應用終端之使用者設備如手機、筆電等,這些設備的技術門檻較低,歷經幾年後已面臨薄利與疲於應付競爭的窘態。為開拓新的產業應用必須加深技術深度,儲備技術能量以備產業發展之需,其中高增益與智慧型應用之天線技術為最具潛力,具體應用如衛星通訊、行動通訊基地台等具備高產值的產業。在國防科技應用上,高增益與智慧型天線技術素來佔有舉足輕重的地位,尤其在近來深受重視的雷達技術、匿蹤技術乃至於無人操控載具等技術,這些技術發展必須保持與世界齊平。尤其近年來國防科技取得不易並屢遭挫折,保持學術界的發展能量是技術深植與生根最重要的部分。

研究目標:
     建立發展高增益暨智慧型天線系統所需之軟硬體設施,包括量測與模擬等硬體元件設計所需之設施,建立發展智慧型波束形成的射頻波束形成網路、數位訊號處理平台與軟體發展機制,發展形成智慧型操作所需之RF元件與IC,發展寬頻陣列單元天線模組,發展具高增益之天線系統(如碟形天線、反射陣列、陣列天線、頻率選擇頻面等),並針對典型應用建立天線系統雛形,最終目標在形成以「技術」為核心之產業聚落及提供「One-Stop」Solution 技術提供者。

研究方向:
  1. 碟形天線系統:應用於衛星通訊、點對點微波系統及雷達系統之碟形天線系統,研究重點包括多頻、多衛星通訊,碟面與饋入天線之最佳化。近來有針對近場聚焦之應用及寬頻之特性進行研究;其應用於基地台之天線設計亦在探討之列。
  2. 反射陣列天線設計:研究重點為多波束形成、多頻操作、智慧型波束切換波束方向、形成垂直正交之波束來形成波束基底的可適性波束形成機制,應用的領域包括衛星通訊、雷達應用、Compact Range的設計。
  3. 陣列天線設計:發展寬頻天線單元、雙極化天線單元,應用於智慧型天線之可適性陣列,多衛星通訊之多波束、多頻、雙極化的操作,應用於相列雷達系統發展。本部分亦重視學理發展,如頻域與時域之物理特性與幾何繞射理論詮釋,IC-integrated 收發模組天線單元的開發。
  4. 近場聚焦天線技術:研究高增益天線在近距應用之天線特性、設計方法、實現方式,挖掘其潛在應用,包括在RFID讀取器天線應用、短距偵測之雷達系統;尤其希望利用近場聚焦天線創造一等效的量測系統來以Scale down的方式量測RCS!
  5. 頻率選擇平面(FSS):做為雙頻反射、透射面,改善天線實現的材質以實現寬頻、體積縮小化的特性,利用其散射波重組的特性進行RCS降低來強化飛機匿蹤的功能。可進一步作為透射陣列天線之輔助工具。
  6. 可適性RF匹配電路:發展可依據使用環境自動調適匹配電路來調整天線操作頻帶,使天線設計得整合入載具結構,如結合天線於手機與筆電中。
  7. 微波電路:針對智慧型天線系統應用,研發波束形成之微波電路並與天線設計整合之,重點至於發展Domain轉換的演算法和基本原理,並以微波電路來實現。希望找出一個最適波束形成的Domain,波束與波束間彼此orthogonal,將智慧型天線的應用擴展至MIMO的應用和最適天線輻射波形的形成。
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