一文看懂3D打印微波天線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望

在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，天線是發(fā)射和接收射頻信號(hào)的基本組件，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著5G通信的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速率需求正在不斷提升，傳統(tǒng)通信頻段容量過(guò)載，頻譜的使用趨于更高頻段。未來(lái)需要開發(fā)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更高、集成度更高、材質(zhì)更輕量化的天線，這些需求給現(xiàn)有的天線制造工藝帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)如車削、銑削、鉆孔和沖壓等，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料天線的尺寸控制和高重復(fù)性生產(chǎn)，但可能面臨設(shè)備成本高和材料浪費(fèi)的問(wèn)題。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，印刷電路板（printed circuit board，PCB）制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平面天線的低成本生產(chǎn)，但天線性能會(huì)受到基板材料的限制。電鍍和化學(xué)蝕刻可以在不同基底上形成金屬圖案，適用于制造大面積的平面天線，但在控制金屬層厚度和均勻性方面存在挑戰(zhàn)。

3D打印，又稱增材制造，可以提供復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)制作能力和高度的設(shè)計(jì)靈活性，是一項(xiàng)有潛力滿足天線制造新需求的技術(shù)。該技術(shù)利用數(shù)字化指令控制材料逐層疊加，不需要采用模具即可直接將三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)體結(jié)構(gòu)。與其他制造工藝相比，3D打印技術(shù)簡(jiǎn)化了制造流程，可以在短時(shí)間內(nèi)制造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精細(xì)、高強(qiáng)度且輕量化的天線，具有產(chǎn)品性能高、制造成本低和生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。

為了適應(yīng)5G時(shí)代通信系統(tǒng)向毫米波和更高頻率的轉(zhuǎn)變，天線的設(shè)計(jì)趨于小型化和復(fù)雜化。3D打印即增材制造技術(shù)，突破了傳統(tǒng)工藝在天線加工方面的局限，通過(guò)逐層順序堆疊實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)加工，實(shí)現(xiàn)了輕量化、一體化、低成本和高可靠性的復(fù)雜天線零件的加工。

在此轉(zhuǎn)載一篇發(fā)表于《空間電子技術(shù)》的文章《3D打印微波天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望》，作者陳心儀等。本文首先簡(jiǎn)要介紹3D打印技術(shù)的基本分類及原理，通過(guò)研究不同3D打印工藝在天線制造中的實(shí)現(xiàn)情況，分析了天線在設(shè)計(jì)、仿真和制造方面的方法和策略。接著介紹了空間中的3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀，并從打印材料和精度以及天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度討論了3D打印微波器件的未來(lái)展望。內(nèi)容源自網(wǎng)絡(luò)，以供學(xué)習(xí)交流。