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從鬆餅中啟發靈感 綠能天線創新局
文／羅弘旭
太陽能、基地台天線，這兩樣截然不同的技術，在工研院同仁的創意下結合成為綠能天線，獲得太陽能產業獎傑出團體殊榮，引領團隊課最大難關的契機，居然是來自下午茶的一塊鬆餅
電影《那些年，我們一起追的女孩》，男主角柯景騰和女主角沈佳宜因為男方的幼稚而分手，直到1999年發生921地震時，依然心繫著對方的彼此，終於通了斷訊二年後的第一通電話。
男孩抬起頭仰望夜空，黑色布幕上綴滿了繁星點點，女孩仰頭，看著台北的星空，「妳相信平行時空嗎？也許在另一個平行時空裡，我們是在一起的。」「那他們還真幸福呀！」
這一幕場景，勾起多少年少時青澀的戀情，也將我們的回憶帶入當年那場百年浩劫中，尤其是關鍵時刻，行動電話明明有訊號，但就是無法通話的心焦與慌亂。
行動電話基地台，作為連接手機和局端通話系統的中介通訊設備，除了需要專線連接，還需要獨立的供電系統，即使通話細胞內沒有任何人在通話，基地台的電力還是無法中斷。
在電影中，一群人大家把手機舉向天空搜尋訊號的景狀，不在於基地台因為地震的關係受損，而是瞬間湧入大量的通話者導致基地台無法負荷，接著眾多的基地台又因為電力線路中斷，設備沒受損的基地台，才因為電力供應不繼，逐一失去作用。
因應惡劣氣候 通訊系統需要技術革新
隨著極端氣候成為常態，需要電力協助運作的通訊系統，也經常因為天災停電，導致整個通話系統中斷，「緊急時刻，如何提供輔助電力是通訊設備廠商思考的技術課題，」工研院資通所所長吳誠文表示。
而工研院所開發的「綠能天線技術」正解決了這項難題。綠能天線技術以工研院研發的薄型高增益天線，成功整合了天線傳輸與太陽能板儲存電力技術，不僅可提高訊號強度，降低發射功率，更兼顧太陽能光電轉換效率以及天線接收、發射之效率，可以太陽能提供三成的輔助電力，有效減緩在白天用電尖峰時，電力網路的負荷，也能在緊急狀況，提供一定的備援電力。
這項技術，不僅能運用在中、大型基地站天線，也能用於PDA、手機、個人導航設備等小型的手持行動裝置。
過去，基地台的天線就是天線，太陽能的發電板就是發電板，一個是通訊設備，一個是能源設備，研究領域不同，研究團隊也不曾有交集，但獨有工研院的同仁，硬是把兩件不相關的技術聯接在一起，以「綠能天線技術」，在以太陽能業者為主的太陽能產業獎（Solar Industry Awards,簡稱SIA）競賽中，贏得評審團青睞，從2000件專案激烈競爭中脫穎而出，榮獲2011傑出團體獎(ITRI as Excellent Organization)。
吳誠文笑著說：「過去得獎的都是太陽能產業，SIA頒給我們傑出團體獎，除了證明我們技術的領先，更是肯定了工研院跨界合作的方向與創意。」
將困境化為創意 萌發跨界創意
勾起工研院跨界研究的動機，來自五年前實驗的不愉快，那時候工研院同仁為了測試3G、Wimax的訊號，必須頂著烈日底在單位的大樓頂上架設調整天線測試訊號，但當時在屋頂上架設了實驗太陽能基板，經常影響到相關的訊號測試數據，辛苦在滾燙的屋頂上做了半天實驗，測出來的數據卻受到干擾，經常令人為之氣結，也因此引發工程師的聯想，「難道不能架個遮陽棚來檔陽光？」「這些太陽能板，能不能遮陽？」、「如果可以遮陽，那能不能和天線結合在一起呢？」
這個創意，就埋藏在工研院同仁心中，等待時機和技術的成熟，直到今年，吳誠文覺得時機到了，才大膽拍板，支援同事放膽去做。
只是真正開始執行，才發現當初想的太過樂觀，工研院資通所副理吳俊熠苦笑著說：「一開始，我們對於太陽能矽基板的導電度不瞭解，直到作過一些實驗，測出導電度，才察覺太陽能板其實就是金屬，對訊號輻射損耗很大。」結果當初以為可行的方案就卡在這邊動彈不得。
在生活中觸類旁通 突破技術困境
沒想到，解決不上不下的窘境的方法，不在實驗室、不在書本、也不在研討會上，而是在最出人意料的Coffee room裡面，幾位絞盡腦汁的同事，在吃鬆餅、喝咖啡的時候，突然有人喊出：「你們不覺得鬆餅跟太陽能板很類似嗎？」
一格一格的鬆餅，格間的突起處，就跟太陽能基板一樣，遠看是一大塊，但實際上還是以不同區塊拼湊在一起，於是團隊想到利用太陽能版每個間隔，用超材料（metamaterials）的週期性結構，終於克服金屬對電磁波訊號的損耗難題。
克服最關鍵技術之後，綠能和通訊的結合，發揮一加一大於二的效益，吳誠文透露：綠能天線不僅僅只把太陽能板當作天線一部分，太陽能板本身對特定頻率的的穿透性更好，加上應用了共振槍原理，可以放大某些通訊頻率，可提高訊號強度，降低發射功率，天線體積也更小。
跨界 開創ICT產業新格局
綠能天線不僅可以用於行動電信業者的基地台，應用範疇也可以落實到PDA、手機、個人導航設備，再也不用擔心在窮鄉僻壤之地，急需緊急求助，但手機卻電力耗盡的窘境，只要把手機放在陽光底下曝曬十五分鐘，就足以提供一通撥打緊急求救電話的電力。
綠能天線技術獲得太陽能產業獎的傑出團體獎殊榮，背後所代表的意義，不僅僅是代表台灣ICT 技術創新實力，更代表了台灣除了在技術精進與成本降低之外，邁入了另一種Crossover跨界的創新，過往跨界只見於品牌、生活態度和審美方式的融合，但吳誠文指出，ICT產業臻於成熟，技術和成本上的領先已經不再成為絕對的競爭優勢，ICT產業的跨界合作，給科技創新帶來更多的立體感和縱深感，不僅可以拉大與對手差距，工研院更能領先產業作示範性工作，協助台灣資通乃至於整個 ICT 產業更創新、更大膽的革命。