一、背景說明
本課程模組依據5G行動寬頻通訊系統採用之毫米波銀段電磁波傳播特性，介紹所需求的指向性天線類型與整合在行動終端與小型基地站之天線規格及特性需求，包含行動終端可能採用的高指向性多天線系統與基地臺端可能使用的多波束陣列天線。訓練學生進行微型化的多天線與陣列天線的設計、實作與量測能力。
透過課程單元設計，使學員能夠理解5G通訊規格為何要採用毫米波頻段傳輸；相對於Sub 6 GHz頻段，使用毫米波頻段所能得到的頻寬提升；高指向性陣列天線與毫米波傳輸的關聯性；對應毫米波頻段傳輸所需要的天線特性；以及在設計毫米波頻段天線時，對於饋入方式、主被動射頻元件、天線效能貧孤的特性需求。因此本課程模組屬於高階應用課程範圍，可以讓學生不僅得以系統性的了解毫米波天線的設計原理與對應的天線特性評估方法，也可以熟悉電磁模擬軟體、天線製作流程與天線特性評估方法。具此技術之人才為目前產業亟須的研發人力資源。
二、主要達成之目標
- 以模組化的結構建構5G無線通訊實行的關鍵技術之一：毫米波天線的設計、製作與驗測。開發產業應用發展所需要的課程模組，該課程技術內涵可應用於行動通訊、物聯網、車聯網、無線生醫、國防科技等產業。
- 由天線設計的實際流程為主軸，讓學生循序漸進的瞭解毫米波天線特性，熟悉基礎的天線形式與架構、嘗試進行天線設計與模擬驗證、進而導入實作與實測驗證。而透過課程內容規劃，也可讓學生理解毫米波天線與傳統定義的行動裝置天線間的區別，與達成支援5G毫米波電磁傳播所需要的天線特性。
- 導入產業的實務經驗，各模組課程除了由課程內容發展的教授提供理論部分的教授，也希望由產業講師擔任相當部份的授課工作，使教學活動能夠兼顧學理發展與實務經驗的傳承。
- 補足現有天線產業人才對於毫米波天線開發的有限經驗，藉由課程內容的引導可以由淺入深，建立毫米波天線設計的能量與經驗，培養產業急需的人才。
三、課程大綱
| 課程綱要 |
實驗項目 |
高指向性天線形式介紹：
本單元回顧指向性天線技術及天線增益提升的學理基礎，進而說明高指向天線可以用較高的增益克服毫米波頻段顯著的傳播損失，強化無線通訊通道的品質。
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毫米波頻段高指向性天線模擬實驗：利用HFSS電磁模擬軟體，針對典型的高指向性天線形式進行模擬，並評估其匹配與場形特性。 |
行動終端毫米波陣列天線設計：
本單元說明陣列天線技術以較大的天線孔徑達到增益提升的學理基礎，並介紹適用於5G通訊裝置的陣列天線形式及其波束特性。
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毫米波頻段陣列天線模擬實驗：
利用HFSS電磁模擬軟體，針對適合以板材製作的陣列天線極其饋入網路進行模擬，並評估其匹配與場形特性。
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毫米波傳播特性：
本單元說明Sub 6 GHz微波與24 GHz以上毫米波在空間傳播的基本差異，及其所造成的不同天線需求，毫米波傳播以直進式傳播為主，因而需要設計高增益天線。
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毫米波頻段高指向天線製作實驗：
本實驗單元將依設計之天線形式與精度需求，採自行蝕刻或外送板廠方式製成，並介紹相關製備程序。
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波束切換陣列天線：
毫米波天線因高增益效能需求，單一波束的涵蓋變小，為了達到大範圍涵蓋，是以多採取波束切換形式，本單元說明形成波束切換陣列所需的天線形式與射頻電路元件配置。
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毫米波頻段高指向天線場型量測實驗：本實驗單元將前一實驗單元利用毫米波天線量測場與網路分析儀量測天線的匹配與輻射場形特性。 |
四、團隊成員
主持教師：臺灣科技大學 廖文照教授
參與教師：臺灣大學 周錫增教授
臺灣科技大學 林丁丙教授
