毫米波低損耗元件設計與多功能一體化可重構智慧型表面研製
微/毫米波電子實驗室
紀佩綾 教授
隨著第五代與第六代行動通訊的發展,高資料量傳輸、低延遲,以及同時多使用者的高服務品質通訊需求,驅使通訊波段邁向毫米波波段(或太赫茲波段),利用大頻寬作為支援基礎。近年來,我們著重研發應用於毫米波頻段之低損耗元件,並進行多功能一體化可重構智慧型表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)研製,期望藉由研究團隊的研究量能,實現符合第五代與第六代行動通訊的高性能元件。微/毫米波電子實驗室
紀佩綾 教授
高操作頻率帶來的各項損耗,如導體損耗(conductor loss)、介質損耗(dielectric loss)、傳播損耗(propagation loss)等,大幅地提高電路設計挑戰,因此低損耗可視為毫米波系統硬體佈建,最關鍵的性能指標之一,以緩解功率放大器或天線陣列的高增益需求。針對毫米波應用,本團隊利用介質集成波導(Substrate-Integrated Waveguide, SIW)或整合式被動元件(Integrated Passive Device)技術,研製應用於Ka波段(28/39GHz)之各種微小化、低插損、多通帶或差動式器件,且易於與主/被動電路整合。
圖一、SIW相關應用 (a) 四通道雙工器 [1] (b) 具濾波功能之平衡式雙頻功率分配器 [2]
第六代行動通訊網路,強調智慧無線電環境(smart radio environment)的建構,利用軟體可重構實體,最佳化無線電環境以確保通訊服務不中斷,提升服務品質。而可重構智慧型表面(RIS)的部署,可視為實現智慧無線電環境的解決方案之一,藉由引入異質網路(heterogeneous network)的整合技術或架 構,進行不同服務網路間的平行、交互運用,以支援更強大的通訊用途。因此,本團隊於X/Ku波段研製各種寬角度/多波束掃瞄、極化可切換、多頻/寬頻、具濾波響應的多功能一體化RIS 架構,透過動態調整其工作模式,即時配合通訊系統的實際應用情境。
圖二、具極化切換、波束掃瞄功能之RIS [3] (a) 正面 (b) 背面
▶[1] P. -L. Chi, H. -T. Shih, and T. Yang, "5G millimeter-wave substrate-integrated waveguide quad-channel diplexer with high in-band and wideband isolation," in IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 31, no. 6, pp. 650-653, June 2021. (Link)▶[2] P. -L. Chi, Y. -M. Chen, and T. Yang, "Single-layer dual-band balanced substrate-integrated waveguide filtering power divider for 5G millimeter-wave applications," in IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 30, no. 6, pp. 585-588, June 2020. (Link)
▶[3] J. Hu, P. -L. Chi, and T. Yang, "Novel 1-bit beam-scanning reflectarray with switchable linear, left-handed, or right-handed circular polarization," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 71, no. 2, pp. 1548-1556, Feb. 2023. (Link)