物聯網感知器及無線充電在學界的研究成果

台灣大學電機工程學系教授毛紹綱。

本次論壇除了講述當前無線充電的技術標準，以及即將量產化的商品模組，在前端的技術開發，邀請台灣大學電機工程學系教授毛紹綱，分享物聯網感知器與無線充電技術研發成果。

毛紹綱指出，本次論壇談及「物聯網感知器」，目前探討無線充電技術，切入方向可分為「短距離」跟「長距離」，短距離即是利用磁共振、磁感應的技術。當超過數十公尺距離要做無線充電，則需要用到長距離應用，技術面就要從電磁波的傳遞概念切入，才能了解遠距離無線充電範疇。

目前無線充電的應用方案，往往受限於金屬物件因無線充電造成的溫度問題，手機要做無線充電，還要另外購買手機殼(內建電線圈Coil)再放在充電板上充電，對使用者經驗而言，造成不方便、不美觀因而讓市場需求低迷。

因此毛紹綱的研究團隊思考，能否運用手機現有的收發裝置做充電，不要透過線圈就能對手機、感測器等設備，做到無線收發裝置充電功能？例如當前業界多採用線圈這類導磁性材料，在價格、厚度、頻率偏移、承受功率等議題都有不確定性因素，如果不用導磁性材料，能否有其他解決方案？

針對元件跟天線(Antenna)設計成果，毛紹綱展示研究團隊做出2G/5G ASM for WLAN 802.11 a/b/g/n設計，整個IC整合放大器、開關、匹配網路及濾波器(Filter)等組件封裝中實現。

另一個研發成果是在手機內裝載SP10T Antenna Switch Module，利用類似SOI製程完成電路結構。不論是感知器、物聯網或無線充電，充電效率、電池持久度議題，主要關注在功率放大器(Power Amplifier)設計。以iPhone手機為例，拆開主板會發現有6？7顆的放大器等模組元件，但要整合這些元件在省電、尺寸、成本上有一定門檻，因此毛紹綱的團隊研發出一款Multiband Multimode Power Amplifier方案解決過去問題。

除此之外，毛紹綱進一步談到V2X 通訊(Communication)的IoT感測器，最具代表性產物就是Tesla電動車(Tesla Motors)，毛紹綱指出Tesla電動車的設計概念，其實就是裝著四輪車的平板電腦。不能再用傳統汽車廠商的思維了解背後設計的技術層面，而必須用消費性電子觀念來思考，例如在動力設計是用2,000~3,000千顆18650鋰電池做串？並聯，透過微控制器(MCU)方式，做電力管理IC處理，把動力跟平衡調整到極致。所以車內只有平板取代過去旋鈕，相關自動駕駛、感測功能遍佈在車子周圍，相關模組嵌入到車體內，做到專用短距離通訊(Dedicated Short Range Communication；DSRC)技術標準的品質量測。

最後，在Detection Sensor研究議題上，毛紹綱介紹目前實驗團隊對感測器的研發現況，例如Motion Sensor，一旦使用者離開房間，內部電力系統會自動關閉。另外Velocity and Range Detection Sensor使用更廣泛，在汽車、測速雷達、液面偵測雷達等等都能應用。毛紹綱把研究成果透過影片展示，V2X觀念的系統轉化為實際的「萬物聯網智能車」。相關裝置包含Wi-Fi、藍牙、RFID相關應用做到自動跟隨功能，電路設計包含單刀開關、周圍相關天線、驅動馬達等控制器，其天線裝置在車體前後左右四面，這個設備可應用到智慧家庭、智慧工廠、智慧城市等領域。

「萬物聯網智能車」可以跟手機連線，開啟自動跟隨功能、自動偵測手機往哪個方向智能車會自動轉彎。而貨架上商品訊號透過Wi-Fi或藍牙形式傳送到貨車上的裝置，相關物品放到車上，車體RFID會偵測到品項，再把資訊傳送到購買者的手機。除了知道買了多少物件，結帳也不用把每一樣東西拿出來，透過RFID掃描各種產品售價、營養成分熱量等數據，自動傳到使用者手機。如果這個實驗商品化，絕對能顛覆未來零售採購模式。