近年來，由于無線通信網(wǎng)絡(luò)和各種無線電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電磁應(yīng)用(Electromagnetic Applications)方面的問題日益突出。電磁應(yīng)用包羅萬象，但是大都屬于基礎(chǔ)性技術(shù)。以下介紹一些電磁應(yīng)用方面的技術(shù)知識。

1. 天線 (Antennas)

天線的效能為影響無線通訊質(zhì)量重要的一環(huán)；各種無線通訊系統(tǒng)的天線，依照不同的應(yīng)用而有不同的特性需求。無線通訊手機越做越小，為了便于攜帶及美觀，包括移動通訊、定位、數(shù)字電視、無線局域網(wǎng)絡(luò)等單功能或多功能天線，最好隱藏在手機內(nèi)。基地臺的天線依照放置地點周遭環(huán)境的不同而有不同的場型及極化需求。降低各種移動天線的尺寸及設(shè)計多功能天線以減少所需天線數(shù)目，可以節(jié)省裝置成本。結(jié)合微波放大器電路設(shè)計主動式天線以提升天線增益，可以擴大移動通訊的使用范圍。

2. 電路最佳化技術(shù) (Circuit Optimization)
在電路制作前使用電路仿真預(yù)測電路的響應(yīng)，可有效節(jié)省制作電路的時間與成本。如何發(fā)揮最佳化技術(shù)使模擬次數(shù)減少，在今日的設(shè)計中日趨重要。

3. 電磁干擾/兼容 (Electromagnetic Interference and Compatibility)

電機設(shè)備和電子產(chǎn)品在使用過程中可能產(chǎn)生電磁輻射，以致干擾其它設(shè)備之正常運作，甚至影響人體健康。各國已先后立法規(guī)范，要求任何電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁輻射必須符合電磁干擾/兼容(Electromagnetic interference /compatibility)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，否則不準(zhǔn)上市銷售。近年來隨著無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)日新月異，世界各國的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴格。今后的電機和電子產(chǎn)品必需進一步減低電磁輻射并更能承受外來的電磁輻射。

解決電磁干擾/兼容的問題需要學(xué)理與經(jīng)驗的結(jié)合，且需要在設(shè)計電路設(shè)備或系統(tǒng)之初考慮可能的電磁干擾/兼容問題，事后的補救措施將花費更高的成本。電磁干擾/兼容的領(lǐng)域很廣泛，包括電力系統(tǒng)、計算機、通訊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、運輸電子系統(tǒng)、軍事設(shè)備、信息科技系統(tǒng)、消費性電子、家用電器、信號干擾、信號傳輸、信號耦合、材料特性、量測技術(shù)、屏蔽技術(shù)、生醫(yī)電磁現(xiàn)象等。主要技術(shù)包括：車輛電磁干擾/兼容、印刷電路板的電磁干擾/兼容、電磁干擾/相容量測技術(shù)、屏蔽材料、集成電路內(nèi)部之電磁干擾/兼容、瞬時電磁干擾/兼容、電磁輻射安全等。

4. 電磁軟件開發(fā) (Electromagnetic Simulation and Software Development)

早期使用計算器求解電磁問題時，利用近似的解法來處理較復(fù)雜的問題，例如高頻電磁波散射等；針對特殊的問題設(shè)計程序，并不適用于求解一般性的電磁問題。隨著計算器科技的發(fā)達及個人計算機的普及，矩陣方程式的數(shù)值解漸被用來求解一般性電磁問題，大幅擴大電磁軟件的應(yīng)用領(lǐng)域。近年來無線通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，隨著頻率及傳輸速率的提高及電子產(chǎn)品的縮小，電磁效應(yīng)更形顯著，電磁軟件的需求更加普遍。

5. 智能型運輸系統(tǒng) (Intelligent Transportation System)

隨著交通運具及流量的持續(xù)增加，一般的公路系統(tǒng)愈趨復(fù)雜，交通擁塞的程度亦愈趨嚴重，造成時間的浪費及不便，額外耗費的燃料成本及衍生的經(jīng)濟損失相當(dāng)可觀。交通擁塞所產(chǎn)生的空氣污染，亦造成嚴重的環(huán)保問題。

為因應(yīng)上述問題，智能型運輸系統(tǒng)（Intelligent Transportation System, ITS）的觀念逐漸在各國形成。智能型運輸系統(tǒng)的目標(biāo)在利用先進的通訊、計算機、控制、信息等技術(shù)以改善交通狀況，達到更安全、更便利的目的，同時減少交通擁塞、空氣污染及對生活環(huán)境的影響。主要技術(shù)包括：先進旅行者信息系統(tǒng)（ATIS）、先進交通管理系統(tǒng)（ATMS）、先進車輛控制系統(tǒng)（AVCS）、商用車輛營運（CVO）及先進大眾運輸系統(tǒng)（APTS）。

美、日及歐洲各國已陸續(xù)完成數(shù)個有關(guān)智能型運輸系統(tǒng)之大型計劃。美國從1960年代開始進行相關(guān)研究，1990年代初期由政府主導(dǎo)Pathfinder、TravTek及ADVANCE等大型計劃并進行測試。近年來則進行部份智能型運輸系統(tǒng)之硬件架構(gòu)建設(shè)，預(yù)計在2010年前完成全美主要都市及地區(qū)之相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。

日本在1980年代將全國之電子數(shù)字地形數(shù)據(jù)制成光盤，隨后發(fā)展車上自動導(dǎo)引系統(tǒng)。從1991年開始開始進行VICS計劃，研究利用路邊微波或紅外線短距通訊臺及調(diào)頻次載波等通訊技術(shù)，提供各種動態(tài)交通狀況給車輛使用人，協(xié)助導(dǎo)引其到達目的地。

歐洲在1985年前后完成車上自動導(dǎo)引系統(tǒng)之開發(fā)，并進行PROMETHEUS及DRIVE兩項計劃，發(fā)展相關(guān)之車上裝備，并針對智能型運輸系統(tǒng)所需之硬件架構(gòu)進行研究。

主要技術(shù)包括：短距通訊收發(fā)裝置之研發(fā)、微波收發(fā)器、微波相列天線、車裝低成本、低損耗微波收發(fā)器或詢答器、毫米波收發(fā)器及天線、先進車輛控制系統(tǒng)相關(guān)組件之研發(fā)等。

6. 微波及毫米波技術(shù)(Microwave and Millimeter-Wave Technologies)

近十年來，集成電路技術(shù)快速進步，帶動許多科技蓬勃發(fā)展且相互結(jié)合，創(chuàng)造更多應(yīng)用。例如，2.4GHz與5GHz ISM頻段之無線局域網(wǎng)絡(luò) (WLAN) 己經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)今的日常生活中，可于有限通訊頻寬中傳輸大量多媒體數(shù)據(jù)。系統(tǒng)技術(shù)與操作己涵蓋微波頻段，且透過先進之硅晶射頻集成電路技術(shù)(RFIC)，將復(fù)雜的通訊與數(shù)字系統(tǒng)整合在微小的系統(tǒng)芯片(SOC)。為滿足更大量數(shù)據(jù)傳輸，新一代無線通訊系統(tǒng)將朝更寬帶、更快速發(fā)展，超寬帶(UWB)系統(tǒng)即為一例。

除此之外，毫米波無線個人網(wǎng)絡(luò) (WPAN)的國際性標(biāo)準(zhǔn)(IEEE Standards)也在積極制定中。該系統(tǒng)建立在60GHz之公共頻段(ISM band)，可提供高于1Gbps之?dāng)?shù)據(jù)傳輸，目前正在積極討論與其它已存在或正在制定的國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，形成多頻段、多標(biāo)準(zhǔn)之通訊協(xié)議。主要技術(shù)包括：毫米波智能型天線、毫米波系統(tǒng)封裝技術(shù)(SiP)、毫米波系統(tǒng)芯片(SOC)技術(shù)等。

7. 無線電傳播 (Propagation)

無線電傳播研究對無線通信系統(tǒng)之發(fā)展不可或缺。例如，發(fā)展第一代模擬移動通信系統(tǒng)(如AMPS)階段，即需要研究無線電通道的傳播損失、多重路徑衰落及都卜勒頻移之影響。發(fā)展第二代數(shù)字系統(tǒng)(如GSM)階段，更需要了解多重路徑所造成之信號時間延遲與擴散及其對系統(tǒng)之影響。第三代(3G)及B3G系統(tǒng)除使用碼域多任務(wù)接取(CDMA)技術(shù)提高系統(tǒng)容量，更使用多發(fā)射及多接收天線(MIMO)的架構(gòu)，并結(jié)合空域多任務(wù)接取(SDMA)及適應(yīng)性空-時信號處理技術(shù)大幅提高系統(tǒng)容量。

由于頻譜資源有限，未來將使用至高頻段(EHF)以取得較充裕之頻譜資源。除此之外，如何提升頻譜使用效率亦是未來無線通信技術(shù)發(fā)展的重點；例如與現(xiàn)有系統(tǒng)共享頻譜而不致相互干擾之低功率超寬帶(UWB)技術(shù)。

主要技術(shù)包括：EHF電磁波傳播特性與信道模型、MIMO架構(gòu)之電磁波傳播空間特性與信道模型、移動分布式無線網(wǎng)絡(luò)、UWB無線電傳播特性與信道模型建構(gòu)等。

8. 射頻、微波及毫米波集成電路 (RFIC and MMIC)

由于半導(dǎo)體制程的進展快速，目前已經(jīng)開發(fā)出0.18μm/0.13μm甚至是90nm的RF CMOS制程，使得RFIC的設(shè)計可以滿足更高頻率、更高整合度的需求。未來RFIC一方面將朝更高頻寬及頻率發(fā)展，如3~10GHz或更高頻率(60GHz)的寬帶系統(tǒng);另一方面則將現(xiàn)有的系統(tǒng)進行更高度的整合，如WLAN系統(tǒng)收發(fā)機(transceiver)與功率放大器(PA)及收發(fā)切換開關(guān)(T/R switch)等的整合、單一系統(tǒng)的多頻帶整合，乃至于不同系統(tǒng)的整合。

RFIC電路主要技術(shù)包括：功率放大器的自動偏壓控制、高線性度/低插入損耗的收發(fā)切換開關(guān)、低電壓操作電路、高頻被動組件/布局等效模型的建立、射頻靜電防護、寬帶化的電路設(shè)計、毫米波60GHz射頻收發(fā)機設(shè)計、CMOS功率放大器設(shè)計等。

單芯片RF系統(tǒng)(RF-SOC)主要技術(shù)包括：UWB單芯片射頻收發(fā)機、WCDMA單芯片射頻收發(fā)機、WLAN/GPRS雙模單芯片射頻收發(fā)機、射頻單芯片電視調(diào)諧器（TV tuner）、WiMax、Zigbee等。

9. 電磁散射 (Scattering)

電磁波由訊號源經(jīng)發(fā)射天線向外輻射，在自由空間或其它媒介中傳播，與其它物體產(chǎn)生電磁散射效應(yīng)，并傳播至接收天線而完成電磁訊號連結(jié)或引致電磁干擾。

主要技術(shù)包括：無線通訊信道之散射特性、粗糙表面散射、周期排列物體之散射、天然物體對電磁波之散射、人造物體對電磁波之散射、電磁逆散射、電磁散射與傳播等。

10. 信號完整度電磁仿真 (Signal Integrity and Electromagnetic Simulation)

早期的數(shù)字電路分析大多從電路學(xué)的觀點出發(fā)，參數(shù)的擷取局限于準(zhǔn)靜態(tài)的電感及電容，電氣特性的模擬大多包含集總組件與傳輸線，以電壓及電流為基礎(chǔ)。由于數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，工作頻率愈來愈高，其諧波成分已高達微波頻段，其高階諧波甚至接近毫米波頻段，而多種使用傳輸線模型無法仿真的電磁效應(yīng)也日益明顯。

主要技術(shù)包括：數(shù)字信號完整度電磁仿真技術(shù)、大型電路板非理想接地面的模擬、時域電磁模擬與頻域電磁模擬的混合最佳化等。

11. 智能型天線 (Smart Antenna Technologies)

智能型天線系統(tǒng)除了可增加通信容量外，也能消除同頻干擾及多重路徑效應(yīng)。近年來，國內(nèi)智能型天線系統(tǒng)之研究及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用逐漸受到重視，陸續(xù)發(fā)展出多波束智能型天線。以往所發(fā)展的智能型天線頻段為900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz及2.4GHz，多屬窄頻應(yīng)用，重點在運用多波束功能以提升頻譜使用效率。IEEE 802.15.3a推出的新規(guī)劃，工作頻率由3.1GHz到10.6GHz，其它超寬帶（如1GHz-26GHz）在通信及微波影像之應(yīng)用也相繼推出。設(shè)計這些超寬帶技術(shù)所需的智能型天線將面對極大的挑戰(zhàn)。

主要技術(shù)包括：超寬帶天線單元、超寬帶波束成形器、光柵波瓣之消除、超寬帶天線數(shù)組、超寬帶智能型天線之應(yīng)用、超寬帶信號源、超寬帶接收機、超寬帶智能型收發(fā)系統(tǒng)等。

12. 三維微波被動組件與模塊開發(fā)(Three-Dimensional Microwave Components)

具有三維立體結(jié)構(gòu)的新型微波電路和天線，有助于使組件微小化、提高組件效率、進而達到系統(tǒng)整合等目標(biāo)。這些創(chuàng)新的三維微波被動組件可利用多層制程，如低溫共燒陶瓷(LTCC)、多層薄膜(multilayered thin film)、多層印刷電路板 (multilayered PCB)、及微機電 (MEMS)等技術(shù)來設(shè)計和實現(xiàn)。在水平的電路母板上面垂直安插電路子板也可以形成成立體化的電路架構(gòu)。

多層基板不僅可用來設(shè)計三維被動組件及天線，亦可用來設(shè)計主動組件的匹配網(wǎng)絡(luò)及電路組件間的連結(jié)網(wǎng)絡(luò)，進而發(fā)展高頻/微波次系統(tǒng)組件整合技術(shù)，實現(xiàn)前瞻性三維微波構(gòu)裝模塊。微波集成電路(MMIC)或主動組件可利用鎊線(wire bonding)、beam lead、表面黏著技術(shù)(surface mount technique)、覆晶(flip-chip)、ball grid array (BGA)等方法安置在這些多層基板上。這種系統(tǒng)封裝技術(shù)(SiP)整合了各種不同的技術(shù)，相較于系統(tǒng)芯片技術(shù)(SOC)，較不受限于同一個晶圓的制程。

主要技術(shù)包括：新型三維被動組件開發(fā)、新型三維小尺寸/多頻/高增益天線、微波模塊技術(shù)、微機電微波組件等。