洞察3D打印天線如何助力5G、航天、衛星信號方面的發展(2)
陶瓷打印
l XJet的陶瓷納米射流3D打印技術
特拉華大學研究人員通過XJet公司的陶瓷納米射流3D打印技術，并開發了一種新的無源透鏡天線。該透鏡天線可以安裝在一系列小型天線饋源的頂部，天線饋源陣列連接到波束切換電路。
這種新型波束成形透鏡開發中存在的挑戰是，以最小的能量損耗在任意角度散射毫米波的能力。研究人員通過3D打印技術實現的設計結果是，3D打印的球形球（藍色部分）可在幾乎整個半球（-90°<ø<90°）上提供多個光束，同時支持從Sub-6GHz到110GHz的寬頻率帶寬適用于基站（具有新的5G頻段）和高容量毫米波回程鏈路（E波段-最高110GHz）。
3D打印5G波束成形無源天線透鏡© Xjet
球形球中包括許多空腔，每個腔位于天線饋源的頂部，用作半球中正確角度的波導，這樣可以支持同時的多光束。
Xjet的NPJ技術能夠實現每個通道內壁的細節特征，具有保持波方向所需的精度和平滑度。尤其是XJet的陶瓷是一種各向同性，100％密度的陶瓷，具有正確的介電常數，不會“吸收”和削弱信號。這對于5G天線來說尤為重要，因為任何微小的容差變化都可能導致信號轉移到錯誤的位置。
研究人員發現晶體結構幾乎是均勻的，介電常數很高，而損耗角正切很低。根據YSU，這為包括天線，透鏡和濾光片在內的各種微波器件的3D打印應用開辟了潛在市場。YSU用這種材料制作了兩個簡單的介質諧振器天線，測試結果表明材料特性確實可以滿足需求。不僅是5G基站的應用，3D打印陶瓷材料在衛星光學鏡面、天線等電子結構件方面具有獨特的應用優勢。
l 光固化3D打印
據悉1.，華中科技大學光學與電子信息學院、電子信息功能材料教育部重點實驗室呂文中教授團隊利用因泰萊激光的CeraBuilder100陶瓷激光3D打印機打印近零熱膨脹Ba1-xSrxZn2Si2O7基微波介電陶瓷諧振器天線與集成透鏡，在溫度穩定的衛星通信中具有潛在的應用前景，該微波介電材料在高頻通訊、5G領域也有著非常好的應用前景。
在航空航天等極端環境下，對高增益、低重量、寬帶寬、微型化的耐溫性能的透鏡天線有著迫切的需求。團隊利用近零熱膨脹Ba1-xSrxZn2Si2O7基微波介電陶瓷材料，設計了一款天線結構。
陶瓷3D打印近零熱膨脹微波介電陶瓷透鏡
© ADVANCED MATERIALS/《Near-Zero Thermal Expansion Ba1-xSrxZn2Si2O7-Based Microwave Dielectric Ceramics for 3D Printed Dielectric Resonator Antenna with Integrative Lens》
利用CeraBuilder100陶瓷3D打印機，對設計的透鏡天線結構進行了打印成型。
陶瓷3D打印近零熱膨脹微波介電陶瓷透鏡
© ADVANCED MATERIALS/《Near-Zero Thermal Expansion Ba1-xSrxZn2Si2O7-Based Microwave Dielectric Ceramics for 3D Printed Dielectric Resonator Antenna with Integrative Lens》
團隊對打印的成品進行了參數測量，得到了較為理想的結果，測量表明打印制作的Kuband Luneburg透鏡綜合天線在10.45-11.39 GHz和12.27-13.45 GHz的平均增益分別為8.06dBi和10.3dBi。
陶瓷3D打印近零熱膨脹微波介電陶瓷透鏡
© ADVANCED MATERIALS/《Near-Zero Thermal Expansion Ba1-xSrxZn2Si2O7-Based Microwave Dielectric Ceramics for 3D Printed Dielectric Resonator Antenna with Integrative Lens》
陶瓷3D打印近零熱膨脹微波介電陶瓷透鏡
© ADVANCED MATERIALS/《Near-Zero Thermal Expansion Ba1-xSrxZn2Si2O7-Based Microwave Dielectric Ceramics for 3D Printed Dielectric Resonator Antenna with Integrative Lens》
使其成為利用光固化3D打印技術制作集成透鏡的理想候選DRAs材料。設計的透鏡天線增益得到了增強，拓寬了工作帶寬（在10.45-11.39 GHz時平均增益為8.06 dBi），在12.27-13.45 GHz時平均增益為10.3 dBi。因此，團隊設計的新型透鏡天線，在溫度穩定的衛星通信中具有潛在的應用前景。
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