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20080109 天線美女博士生郗韻文 打破理工科男生天下 創造全球最小的手機環形天線

圖為最新兩款設計--印刷式環形天線(左)與摺疊式環形天線(右)圖片
20080109 國立中山大學電機工程學系天線實驗室日前研究出一款0.6 cc(立方公分)內藏於手機的環形天線,有效縮小天線尺寸,結合市面上手機內藏式的平板天線與單極天線的設計優點,達到手機輕薄短小的目標,且天線的特性極佳,突破傳統天線的原有表現,成為目前全球最小的手機環形天線。

一般市面上的手機天線多是使用平板天線或是單極天線,設計出內藏於手機環形天線的中山大學電機系博士生郗韻文表示,平板天線因為需要較大的天線厚度,所以無法讓手機更輕薄;而單極天線也需預留空間放置天線,若將天線空間縮小,會嚴重降低天線性能,兩種天線都有天生無法克服的極限。

中山大學電機系天線實驗室另闢途徑,試圖尋找沒有被運用在手機上的其他設計,希冀能突破此一極限的限制。郗韻文說,天線實驗室以從來沒有被應用在手機上的環形天線為研究對象,研發出一系列內藏式環形手機天線。她特別指出,環形天線通常運用在無線網路的橋接點或是基地台等較大型的裝置上,但是中山大學天線實驗室這幾年將它實驗性的使用在手機上,一系列相關研究成果顯示,環形天線相當適合擔當內藏式手機天線,特別是現今手機內部空間寸土寸金,內藏式天線往往被要求尺寸要小,特性又要好,而環形天線具有在尺寸縮小的同時又能保有其頻寬以及良好輻射特性的優勢,這其中的關鍵在於環形天線的設計中,接地面電流分佈較一般常用的單極或平板天線來得少。

郗韻文說,在她最近期的研究中,又以兩款設計-折疊式環形天線與印刷式環形天線-最具代表性,其中折疊式環形天線僅佔0.6 cc的空間,印刷式環形天線則是直接蝕刻在系統電路板上,面積只有2.2 cm2(平方公分),同時完全不具有厚度,這些設計結合商業化尺寸考量,連同手機外殼總體厚度在10 mm以下,呈現輕薄短小的手機天線設計。她也同時提到,由於縮小天線尺寸而犧牲的特性,只要輔以匹配電路便可輕易補償回來,但此種用於天線的匹配電路的設計前提是要保有天線加上匹配電路前的輻射特性,因此仍需由天線工程師來設計,無法轉嫁電路工程師之手,這是由於天線工程師與射頻電路工程師在設計上所著重的方向不盡相同,這也使得天線工程師的工作內容具有不可取代性。應用了匹配電路的環形天線設計,不僅尺寸上大幅縮小,同時仍提供至少五頻的操作需求,讓天線與手機既可緊密結合創造出好的美感造型,也可以達到好的收訊品質。

郗韻文曾以環形天線系列設計其中之一款奪得全國手機天線設計競賽冠軍,打破了理工科都是男生天下的藩籬。她指出,中山大學電機系天線實驗室要求相當嚴格,指導教授不只希望學生在研究上精益求精,針對學生的語文能力、學習態度、工作倫理及應對進退上都有高標準的要求,造就很多積極傑出的人才,目前業界的頂尖天線高手,大部分都出身「中山幫」,這些學長姐投入業界後仍會參加實驗室的定期聚會,也時常回到實驗室跟學弟妹分享工作心得,學長姐與學弟妹脈脈相傳,形成以中山大學天線實驗室為中心的人脈網絡。
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