隨著5G通訊的發展，相較於之前的通訊技術協定，它提供更高的上傳和下載速度、更一致的連線，以及更高的容量。5G 比目前使用的 4G 網路更快、更可靠，並有可能變革我們使用網際網路存取應用程式、社交網路和資訊的方式。5G的發展也對於工業有著很大的幫助，像是車聯網、VR虛擬實境、低軌衛星、工業4.0、AI人工智慧…等，都有更顯著的進步。對於5G的發展，相對的要如何設計符合其技術的天線，也是一大挑戰。

明志科技大學前瞻毫米波技術研究中心很榮幸地邀請到啓碁科技－金怡君博士蒞臨本校演講關於「5G通訊的機會與挑戰新穎材料開發於高頻天線應用」。5G的發展對於天線設計，或是材料製成來說，有著許多的發展與挑戰。

對於天線設計來說，因為5G技術需要大量的基站來提供高傳輸速率，以毫米波之陣列天線，雖然能夠讓天線的效率以及增益大幅改善，但是此架構需要大量的移相器，增加了複雜性和成本。為了改善其困難處，金博士在講座中有提到相控陣列天線(Phased Array)的設計，雖然不是新的技術，但是能改善訊號強度、增益、方向性和頻寬等多方面的性能。其技術是使用多個天線單元，透過改變每個單元的相對相位來控制輻射方向圖或波束。對於5G來說，是不可或缺的技術。

對於材料製成來說，5G對於PCB板材的需求為：低介電常數、低損失因數、冷受性穩定以及低吸水性。在傳統的PCB板材，目前使用聚醯亞胺樹脂(PI)製成，但因為吸水率較高，且於5G高頻條件下其電性表現有限，影響板材整體特性。為了能夠設計出符合5G頻段的要求，材料從PI發展到液晶高分子( Liquid Crystal Polymer, LCP )樹脂材料，雖然LCP整體的成本比PI高出許多，但其低吸濕及優異的介電特性，應用於高頻時在速度上占有優勢，也因此在5G應用中是缺一不可的。

除了板材的選用外，金博士也在講座中分享「超穎材料(Meta Material)－石墨烯(Graphene)」的應用。傳統的電路板銅箔基板(Copper Clad Laminate, CCL) ，是一種常用於電子產品中的重要材料。它主要用於製造印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB），而PCB是現代電子產品中的核心組件，它提供了電子元件之間的連接，並提供電氣支撐。金博士也在講座中分享當石墨烯應用到PCB的時候，發現到其熱導率大幅增加，對於5G所需求之小型化但散熱不佳的問題可以解決，透過博士的實驗數據足以證明石墨烯的應用。

在講座中，金博士也分享經手的案例，其中在天線設計的過程中，發現到模擬的回波損耗(Return Loss)與實際值有時候會有很大的差異。通常會認為可能是接頭的損失、纜線的損失或是實作的誤差所造成的差異，但博士說其實板材表面的金屬平坦度也會有所影響。從肉眼上來觀察，看不太出來其是否平坦，但透過電子顯微鏡的觀察，發現其表面並不是如此的平整，還是有凹凸不平的情況，經過製成加工改善其表面的平整度，模擬結果就與實測結果的回波損耗吻合，另我們大開眼界。

感謝金博士的分享5G通訊的機會與挑戰新穎材料開發於高頻天線應用。不單單只是分享在材料製程上的應用，也分享材料與天線設計之間跨領域的應用，讓參與專題講座的師生都受益匪淺，也給予我們很多實用的資訊；感謝電漿與薄膜科技中心主任李志偉主任以及材料工程系阮弼群老師的大力支持，讓材料與通訊領域能夠相互結合，激發出不一樣的火花。

(明志科技大學前瞻毫米波技術研究中心網址：https://ammwave.mcut.edu.tw/)

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古家豪　明志科技大學前瞻毫米波技術研究中心主任

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