ADVERTISEMENT
2019通訊大賽「5G及物聯網天線及系統創新設計競賽」決賽已於10月19日假南部IC設計研發培育中心完成辦理，當天共有6個團隊在現場角逐最後的大獎。今年依然由多家企業來支持，包括耀登科技、聯發科技、連騰科技、英業達集團、ANSYS、台郡科技、仁寶電腦、川升、亞旭電腦、啟碁科技、工業技術研究院、AWS、廣達電腦等等，除了提供獎金與獎品，更由各家中高階主管參與競賽評審，實際與團隊互動交流，提供寶貴建議。
「5G及物聯網天線及系統創新設計競賽」決賽持續一整天，每個團隊都有25分鐘面對評審團做簡報與展示，並接受評審們的詢問。在所有團隊完成簡報與展示後，主辦單位便統計所有評審的分數，並由評審們進行審慎的討論，決定冠亞季軍及其他各獎項得主，在頒獎典禮暨成果展當天，所有優秀作品皆會到現場擺攤展示。
想直接與團隊、各領域專家進行交流嗎? 歡迎12月5日參加「2019通訊大賽頒獎典禮暨成果展」。無論是想觀摩別人的成品、了解5G多天線技術的應用、尋找投資標的、尋找人才、尋求合作機會或是單純有興趣，都很適合花點時間到現場看看，錯過就要再等一年。
ADVERTISEMENT
頒獎典禮暨成果展資訊如下：
日期：2019年12月5日(星期四) 09:30 ~ 17:30
地點：華山1914文創產業園區 中4B全館(台北市中正區八德路一段1號)
ADVERTISEMENT
為什麼要參加頒獎典禮暨成果展？
- 活動全程免費。
- 前100名報名者，現場可獲得早鳥禮。
- 現場完成闖關集章活動，可再參與好運大轉盤遊戲，獲得限量神秘好禮！
我要報名參加「2019通訊大賽頒獎典禮暨成果展」>>>
在參加「頒獎典禮暨成果展」之前，可以先在本文觀看各團隊的作品介紹。
2019年「5G及物聯網天線及系統創新設計競賽」決賽作品：
Ben 10
克服空間限制創造十支天線，有效提升手機使用體驗
ADVERTISEMENT
重點快覽：
- ✓天線設計在側邊使空間最大化
- ✓克服頭手效應與邊緣效應
- ✓低SAR、寬頻、高傳輸量與低干擾
消費者對智慧手機的要求愈來愈高，外觀要輕薄、螢幕要大，而且金屬外殼成為主流，加上要對應到5GNR以及4GLTE的通訊頻段，設計天線的挑戰非常高，本作品在此惡劣條件下變(Ben)出十支天線，故名為Ben 10。本作品的天線包括LTE、Sub-6GHz、Wi-Fi、BT，在不同情境下可以同時使用到對應的天線，提升聯網品質。
為了不影響零組件擺放位置且天線淨空區受到限縮，天線小型化是設計重點，我們將天線設計在有限的側邊環境之中，使用倒F型天線來克服空間不足的問題。
ADVERTISEMENT
此外，在整個設計中要同時考量天線吞吐量、ECC，也要去平衡法規要求的SAR與廠商要求的TRP，因此以類平衡天線的架構去設計本作品，解決了頭手效應，改善人頭與人手對天線的效能與場型的影響，使場形完整並達成低SAR，降低電磁波對人體的影響。
本作品讓手機兼具高屏占比與輕薄兩大特點，還能降低成本，為行動通訊產業創造新的價值。
▼本作品總共設計出十支天線。
▼ 參考5.8吋iPhone手機做為設計環境。
團隊：伲梅友
團隊成員：趙育晨、許景堯、林皓揚、蔣志泓、黃靖豪
指導老師：陳一鋒、彭嘉美
本團隊成員來自景文科技大學電腦與通訊系，均是電波組的在學碩士生，懷抱著對聯網應用未來發展的滿腔熱忱，找了一些志同道合的朋友，共同追求與探索通訊的無限可能性。我們先定義天線的環境，然後由各組員分別蒐集整理各系統文獻與天線文獻，經分析與討論後進行設計，最後由隊長統合優化。參加通訊大賽讓我們在有限時間內發揮所學去優化天線效能，這些歷練可望讓我們在未來進入產業界時，踏出穩健的第一步。在畢業後將進入業界，透過持續的學習與磨練，讓自己不斷成長。
小型基站多天線系統設計
創新結構設計讓5G基站迷你化隱藏於生活環境
重點快覽：
- ✓有效縮小體積能應用在更多場域
- ✓各面都有天線，讓收訊無死角
- ✓構造易於與生活中常見物品結合
在5G時代裡面，室內室外會有許多小型基站連結成完整的無線網路環境，本作品即是因應這樣的需求而設計。本作品的外觀為柱體，在柱體四面的上下邊角設計四款Wi-Fi 6的雙頻段天線與符合N77、N78和N79頻段的天線，換個角度來看，會發現結構為中空，內層加上一片銅片以增加指向性，讓使用者有更好的體驗。
從創新面來看，主要在縮小了體積並解決干擾的問題，同時提供雙工的能力，目前市面已有類似產品，例如小米的 5G CPE Pro，但是它的體積很大，裡面的空間有大部分是散熱鰭片、天線與系統端的間隔。相較之下，本作品的機構本身可以當作散熱板，且中心金屬板就可以阻隔來自系統端的雜訊，因此能夠縮小所用的空間，讓體積有效減少。
在實際應用上，可做為5G的先鋒，使用CPE的系統，待5G普及後可轉為5G小型基站，其構造可結合生活中常見物品，例如檯燈、路燈或是支架等等，讓大眾用得到看不到，避免大家對基地台的恐懼。
▼中空設計可使柱狀物穿過。
▼從不同角度來看本作品。
團隊：槽孔魔方
團隊成員：莊惟任、陳柏銘
指導老師：陸瑞漢
本團隊成員是高雄海洋科技大學電訊工程系學生，我們在同一間天線實驗室工作，約有一年的研究與實驗經驗。在開發實作的過程中，我們依照不同的頻段來分工做設計，至於共同的結構則是一起腦力激盪並一起做決策。團隊名稱「槽孔魔方」的由來是基於本作品的外觀，加上探討了許多不同的天線擺放位置。在參加通訊大賽的過程中，學習了很多調整天線的新方法，也體驗第一次撰寫介紹天線的文章，這些驗對將來進入職場後的助益肯定非常卓著。接下來我們會跟隨實驗室的傳統，先申請專利，並堅定的走向研究之道。
緊密配置之4G/5G多天線系統
天線所需空間極小化，讓筆電螢幕可以極大化
重點快覽：
- ✓4G MIMO四天線加5G MIMO八天線
- ✓具備低剖面高度的優勢
- ✓讓輕薄化的大螢幕筆記型電腦成真
筆記型電腦是現代人不可或缺的無線通訊裝置，消費者要求的筆電既要輕薄、攜帶方便，又要大型螢幕的視覺享受，因此窄邊框已成潮流趨勢，還要有強大的網路傳輸能力，MIMO天線也是研究重點。本作品針對13吋筆記型電腦而設計，滿足上述市場需求。
本設計將需要較大尺寸的4G MIMO四天線配置於鍵盤金屬接地面左、右及下緣位置，並整合天線周邊金屬環境為天線輻射之一環，有效達成天線縮小化及天線易與周邊金屬元件、模組等整合的特性。5G MIMO八天線配置在筆記型電腦上緣位置，採全平面印刷不加入任何元件設計，剖面高度僅需2 mm，天線彼此距離只有1 mm，即可具有良好的隔離度。
這樣的配置設計能有效利用空間，達成高屏佔比的目標，與市面上產品做比較，本設計有低剖面高度的優勢及在有限空間設計緊密配置之良好隔離度多天線系統，非常適合應用在輕薄且具窄邊框化的大螢幕筆記型電腦。
▼5G八天線配置於筆記型電腦上緣位置。
▼4G四天線配置於鍵盤金屬接地面區域。
團隊：我們與天線的距離
團隊成員：利聖民、蔣政緯、張家豪
指導老師：陳淑娟、許崇宜
本團隊由國防大學與雲林科技大學的學生所組成，成員的專業都是天線設計，在實作過程中沒有特別分工，每位團員都全程參與所有實作，「我們與天線的距離」密不可分。在參加通訊大賽的過程中可以跟不同學校的學生交流，了解各校的研究成果，拓展人際關係和知識領域，因為評審的青睞而進入決賽，對於成員們的學習成果是相當大的肯定。在本次競賽中使用的技術，在未來將會以論文的形式發表，跟大家分享。接下來的規畫是，畢業並服完兵役後會進入相關產業工作，將所學應用在職場上面。
運用於可折疊手機之天線設計
掌握硬體新特性，突破可折疊手機的天線設計瓶頸
重點快覽：
- ✓提供更好的收發訊號使用體驗
- ✓獨特開槽孔天線搭配靈活匹配網路
- ✓兩種螢幕狀態下均可維持雙頻段
目前智慧手機市場的成長愈來愈緩慢，根據工研院產業評析報告，可折疊螢幕手機與相關技術將會是未來手機產業發展的新方向。從產品面來看，目前市場上只有三星Galaxy於今年在韓國限量銷售，各家廠商在研發此類產品時遇到了設計瓶頸，誰優先突破，將能取得市場先機，因此本作品提出一種全新的設計，用來解決這些問題。
本作品提出一款適用於可折疊手機的天線設計，主天線為兩短側邊利用淨空區增加一組槽孔天線，並涵蓋Sub 6GHz、WLAN 5G形成多天線操作，長側邊則涵蓋LTE頻段，這樣的設計可以提供使用者更好的收發訊號體驗。
本設計有效利用可折疊手機的新型環境，完全考量兩種尺寸的螢幕狀態，採用獨特開槽孔天線搭配靈活匹配網路，提高商品化之可能性。從創新面來看，除長側邊之LTE低頻單極天線外，考量5G行動通訊所需之MIMO狀態與IoT所需之WLAN全頻段應用，有效配置短側邊天線，達成兩種螢幕狀態下均可維持2X2 MIMO的性能。
▼摺疊後的手機天線實體圖。
▼整體結構。
團隊：天線跟著市場走
團隊成員：林庭愉、蔡朋翰
指導老師：陳華明、林憶芳
本團隊的成員為高雄應用科技大學光電與通訊工程系所的碩士學生，也在同一個天線實驗室工作。團隊名稱「手機跟著市場走」，是因為天線系統的好壞會明顯影響手機的使用體驗，除了要創新有獨特性，也必須符合市場上消費者的需求，這也是我們在設計天線時一直放在心裡的原則。參加通訊大賽讓我們花費許多心力進行實作，最大的挑戰是必須考慮到實際應用時各種層面的問題，當然也讓我們獲益良多。我們在基本形式的天線基礎上發揮天馬行空的創意，也建議將來參賽的團隊把握這個要領。
可手機控制之重置MIMO天線
天線結合微處理器與APP，多種輻射模式隨時切換
重點快覽：
- ✓在那裡都能提供良好的收訊品質
- ✓使用APP即可設定不同的輻射模式
- ✓以LED燈指示輻射的方向
目前小型基站佈建較少，通常僅有一種輻射場型，導致傳遞距離無法有效延伸，為了解決這個問題，本作品設計具備多種輻射模式的基站，使單一基站涵蓋範圍更廣，同時包含多種涵蓋範圍不同的場型。
本作品是用手機APP遠端遙控之場型可重置MIMO天線系統，手機APP內建許多不同的MIMO輻射模式，天線端中為4X4堆疊陣列、可重置饋入網路與內建Wi-Fi的微處理器。
在手機APP選擇一種模式並傳送到微處理器，然後輸出一組控制訊號，這個訊號讓可重置饋入網路以不同方式激發陣列，進而產生一組輻射場型。整合天線端與遙控端為一個系統後，將天線端封裝在一個塑膠箱裡面，在其頂部設置LED燈，讓系統使用者可以確認輻射的方向。
此天線應用於未來5G基地台時，除了可根據當時當地的傳輸環境選擇最佳的通道組合，也能夠對干擾訊號源選擇適當的輻射場型加以抑制，讓使用者在不同環境下都能維持良好的通訊品質。
▼用LED燈顯示目前被設定的輻射模式及方向。
▼在辦公大樓的一樓大廳進行實測。
團隊：不管您在哪
團隊成員：郭立凱、王柏凱、鄭皓元、陳俊諺、劉廷晏
指導老師：羅鈞壎
團隊成員來自彰化師範大學電機工程系，是一群認真學習天線的學生，在這個開發專案裡面，主要的任務包括天線陣列設計與製作，由劉廷晏與鄭皓元負責；可重置高頻電路設計與製作由郭立凱負責；微處理機程式設計與電路製作由陳俊諺負責；王柏凱則是負責APP軟體與介面設計加上作品整體結構整合設計。在參加通訊大賽的過程中，為了達成創新與可實用化的目標，我們以學校所學為基礎，去研究更多的相關知識，透過實作讓我們對這些知識有更深的理解，相信對於往後做研究或進入業界都會有明顯的幫助。
應用於金屬邊框的多頻手錶天線
多頻天線讓手錶解放，成為真正獨立運行的聯網裝置
重點快覽：
- ✓呈現天線配置的工藝美感
- ✓對不同螢幕面板具有良好的相容性
- ✓支援物聯網的IoT頻段
由於手錶體積較小，存在許多物理限制，因此大多難以做出多頻段、寬頻特性，以做為輔助用產品來看，目前的應用頻段包括WLAN 2.4和GPS皆已夠用。接下來消費者對手錶的要求一定更多，將漸漸脫離附屬品的地位，因此本團隊設計一款支援多頻段及寬頻特性的手錶天線，包括IoT、GPS、LTE2300、WLAN 2.4GHz、LTE2500、C-Band等等，以因應未來的趨勢。
本作品基於金屬框進行開發，因為金屬框美觀、散熱佳、抗干擾等等特性，為了簡單化而使用頻寬上較不利的槽孔架構，為解決這個問題，本作品使用了五個不同頻帶的天線以及L、C元件匹配的方式，針對槽孔本身窄頻、少頻的缺點做改良，也提高了手錶支援4G、5G行動通訊而成為獨立產品的可能性。
對於利用L、C元件在微帶線上設計的匹配電路的概念，在筆電以及手機等等產品實現的案例不少，但應用在微型裝置的手錶產品則很少見，本作品克服物理限制的問題，是為創新之處。
▼本作品具有五支微帶天線。
▼能應用在多種頻段的金屬邊框天線。
團隊：超高頻天線連結
團隊成員：李文中、蕭智維
指導老師：陳文山教授
本團隊有兩名成員，都是南臺科技大學電子工程系碩士學生，隊長李文中主要研究槽孔天線及匹配技術，以手錶及小型化裝置為設計環境，同時負責大部份的實作；隊員蕭智維則主要負責技術指導以與文獻提點。參加通訊大賽時，透過與與評審們的問答，了解到作品的優勢與劣勢為何，評審有什麼樣的期望與看法。同時對於天線應用於小型裝置時，為什麼需要考量消費者的需求以及顧及更多的細節，有更深的體會。未來的研究與設計目標還是小型化便攜裝置的天線，為產業的發展貢獻一份力量。
經濟部工業局廣告
ADVERTISEMENT