洞察3D打印天线如何助力5G、航天、卫星信号方面的发展(2)

时间：2021-11-25 08:16 来源：3D科学谷作者：admin 阅读：次

陶瓷打印

l XJet的陶瓷纳米射流3D打印技术

特拉华大学研究人员通过XJet公司的陶瓷纳米射流3D打印技术，并开发了一种新的无源透镜天线。该透镜天线可以安装在一系列小型天线馈源的顶部，天线馈源阵列连接到波束切换电路。

这种新型波束成形透镜开发中存在的挑战是，以最小的能量损耗在任意角度散射毫米波的能力。研究人员通过3D打印技术实现的设计结果是，3D打印的球形球（蓝色部分）可在几乎整个半球（-90°<ø<90°）上提供多个光束，同时支持从Sub-6GHz到110GHz的宽频率带宽适用于基站（具有新的5G频段）和高容量毫米波回程链路（E波段-最高110GHz）。

3D打印5G波束成形无源天线透镜© Xjet

球形球中包括许多空腔，每个腔位于天线馈源的顶部，用作半球中正确角度的波导，这样可以支持同时的多光束。

Xjet的NPJ技术能够实现每个通道内壁的细节特征，具有保持波方向所需的精度和平滑度。尤其是XJet的陶瓷是一种各向同性，100％密度的陶瓷，具有正确的介电常数，不会“吸收”和削弱信号。这对于5G天线来说尤为重要，因为任何微小的容差变化都可能导致信号转移到错误的位置。

研究人员发现晶体结构几乎是均匀的，介电常数很高，而损耗角正切很低。根据YSU，这为包括天线，透镜和滤光片在内的各种微波器件的3D打印应用开辟了潜在市场。YSU用这种材料制作了两个简单的介质谐振器天线，测试结果表明材料特性确实可以满足需求。不仅是5G基站的应用，3D打印陶瓷材料在卫星光学镜面、天线等电子结构件方面具有独特的应用优势。

l 光固化3D打印

据悉1.，华中科技大学光学与电子信息学院、电子信息功能材料教育部重点实验室吕文中教授团队利用因泰莱激光的CeraBuilder100陶瓷激光3D打印机打印近零热膨胀Ba1-xSrxZn2Si2O7基微波介电陶瓷谐振器天线与集成透镜，在温度稳定的卫星通信中具有潜在的应用前景，该微波介电材料在高频通讯、5G领域也有着非常好的应用前景。

在航空航天等极端环境下，对高增益、低重量、宽带宽、微型化的耐温性能的透镜天线有着迫切的需求。团队利用近零热膨胀Ba1-xSrxZn2Si2O7基微波介电陶瓷材料，设计了一款天线结构。

陶瓷3D打印近零热膨胀微波介电陶瓷透镜

利用CeraBuilder100陶瓷3D打印机，对设计的透镜天线结构进行了打印成型。

陶瓷3D打印近零热膨胀微波介电陶瓷透镜

团队对打印的成品进行了参数测量，得到了较为理想的结果，测量表明打印制作的Kuband Luneburg透镜综合天线在10.45-11.39 GHz和12.27-13.45 GHz的平均增益分别为8.06dBi和10.3dBi。

陶瓷3D打印近零热膨胀微波介电陶瓷透镜

使其成为利用光固化3D打印技术制作集成透镜的理想候选DRAs材料。设计的透镜天线增益得到了增强，拓宽了工作带宽（在10.45-11.39 GHz时平均增益为8.06 dBi），在12.27-13.45 GHz时平均增益为10.3 dBi。因此，团队设计的新型透镜天线，在温度稳定的卫星通信中具有潜在的应用前景。

(责任编辑：admin)

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