以織物基板上製造超高頻 (UHF) 天線

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姓名

林德森(De-Sen Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

照明與顯示科技研究所

論文名稱

以織物基板上製造超高頻 (UHF) 天線
(Fabrication of ultrahigh frequency (UHF) antennas on fabric substrate)

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摘要(中)

本研究將有機銀油墨塗佈在聚酯纖維織物上，透過加熱使銀離子還原在織物上形成導電線路。首先，對織布進行粗化處理以增加還原後銀粒子之附著度，其次將織布浸泡於防潑水劑中防止墨水側擴散，再以波長450nm的半導體雷射雕刻機在耐熱膠帶上雕刻出天線的圖案作為遮罩，最後將有機銀油墨塗佈其上並加熱燒結於聚酯纖維織物上。
模擬部分，以Sonnet軟體對天線圖案進行設計優化，使響應頻率落於超高頻段，並探討聚酯纖維織物的拉伸對於天線響應頻率之影響。實驗量測的結果顯示拉伸織物會造成頻率的偏移，其量值為-13.33MHz/mm，定性上符合模擬結果。在天線的指向性測試中發現在方位角20度時有最大的讀取距離(d_max=32.8 cm)，然而各方向上的讀取距離差異不大且無偏振相依。本研究結果展示了在織物上製作應力感測器及物聯網天線的潛力。

摘要(英)

The reduction and patterning of silver-based organo-metallic ink on polyester fabrics using laser direct writing and in-situ heating is reported.
Essentially, the fabric was roughened to enhance the adhesion of Ag nanoparticles. Next, the fabric was soaked in water-repellent to prevent lateral diffusion. Subsequently the antenna pattern was direct-write created in a thermal-resistant tape using laser engraving machine operated at λ=450nm. Finally, the ink was drop coated and thermally-assisted reduction was conducted, yielding the antenna pattern on textiles.
Theoretically, Sonnet software was used to design the antenna structures aiming at operating at ultra-high frequency (UHF) range. Experimentally, the drift of resonant frequency as a function of the applied strain (elongation) was measured yielding a value of -13.33MHz/mm which is in close agreement with the simulated result. It is also found that the radiation pattern is insensitive to polarizations and the directivity is almost uniform with a maximum detection range of 32.8 cm. This result promises potential applications in smart textiles, strain sensing, and internet of things (IoTs).

關鍵字(中)

★ 天線
★ 射頻
★ 織物
★ 物聯網
★ 智慧型衣物

關鍵字(英)

論文目次

目錄
中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
一、緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究動機 3
二、研究方法 4
2-1 有機銀導電油墨 5
2-2 無線射頻辨識(RFID) 7
2-2-1 無線射頻辨識技術簡介 8
2-2-2 無源RFID工作系統 9
2-3 標籤天線 14
2-3-1 標籤天線與標籤芯片的阻抗匹配 14
2-3-2 標籤天線作用距離 15
2-3-3 天線結構模擬設計 15
三、研究設計與量測結果討論 23
3-1 研究設備 23
3-2 防潑水劑濃度與織布 25
3-3 遮罩製作過程 29
3-3-1 雷射雕刻機 29
3-3-2 遮罩製作結果 32
3-4 有機銀油墨特性量測與結果 34
3-4-1 織布拉伸與電阻關係 34
3-5 織布上的標籤天線 42
3-5-1 模擬天線與織布上天線 42
3-5-2 天線織布拉伸與頻率比較 44
3-6 標籤天線讀取範圍 48
四、結論與未來展望 50
4-1 結論 50
4-2 未來展望 51
參考文獻 52

參考文獻

參考文獻
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指導教授

戴朝義(Chao-Yi Dai)

審核日期

2023-2-2

推文