高性能衛(wèi)星天線制造發(fā)展歷程及展望

GPS、北斗天線有不同的工藝可以制造，民用系統(tǒng)一般采用平面型結(jié)構(gòu)，例如手機(jī)中，采用線極化的居多，軍工系統(tǒng)采用圓極化的3D結(jié)構(gòu)，適應(yīng)終端劇烈位置變化的裝機(jī)環(huán)境。

天線性能的比較涉及很多因素。行業(yè)中公認(rèn)最佳的是加載高介電陶瓷的四臂螺旋天線。其對(duì)應(yīng)的工藝也很復(fù)雜，我們這里推介一種新的制造工藝：3D打印技術(shù)（增材制造技術(shù)）。其制造的3D型GPS天線性?xún)r(jià)比是最好的。

一、幾種天線實(shí)物

其中3D構(gòu)型的Hilber天線體積最小(8X8X8mm)，陶瓷天線面積最大（30mmX30mm)

（1）實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)表明，3DHilbet天線與陶瓷平面天線相比，體積小5倍，但是收信號(hào)幅度和收星顆數(shù)差不多。

（2）再比較在空間位置不同，3D構(gòu)型的其余三款天線增益都比平面型陶瓷的好3db以上。

平面型的GPS天線，其輻射方向仿真來(lái)看，如圖，在劇烈晃動(dòng)，藍(lán)色與紅色界限分明，信號(hào)幅度變化劇烈。

而四臂螺線天線，是由兩組螺線組成，在空間構(gòu)成一對(duì)正交的天線組合，空間輻射疊加成心臟型，不論天線如何晃動(dòng)，相比2D天線多3dB增益。是行業(yè)公認(rèn)的最好性能天線，實(shí)際測(cè)試也是如此！

二、高性能衛(wèi)星天線制造發(fā)展歷程

1、平面天線加載陶瓷

陶瓷的介電系數(shù)高，且損耗小，可以相比空氣介質(zhì)帶來(lái)增益：

因此都采用高介電、低損耗微波陶瓷來(lái)制造天線。

2、四臂螺旋構(gòu)型適合空間位置變化時(shí)增益的保持

不論如何放置，增益下降小。其發(fā)展也由空氣介質(zhì)，向陶瓷介質(zhì)演進(jìn)：

但是圓柱裝陶瓷制造工藝復(fù)雜：

還需要用激光剝離光刻膠后再化學(xué)鍍：

3、3D打印和LDS技術(shù)取代陶瓷四臂螺旋天線

采用3D打印或者LDS技術(shù)制造，不使用陶瓷基材，相同的體積下獲得一樣的性能。

4、3D打印制造3DHilber構(gòu)型天線，獲得比四臂螺旋更好性能

這類(lèi)天線，從不同的面去看，基本構(gòu)型一致，劇烈變換位置，幅度變化很小。相比四臂螺線天線增益更高！

三、展望

目前衛(wèi)星終端都采用四臂螺旋結(jié)構(gòu)，本次提出的另外一類(lèi)3D構(gòu)型的Hilber天線，豐富了天線種類(lèi)，與3D打印技術(shù)成型和LDS技術(shù)制造的四臂螺旋天線一起，構(gòu)成了新工藝的器件。

3D打印技術(shù)制造這類(lèi)天線有獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，尤其適合制造層次很多的多頻天線。廣泛用于GPS、北斗、和衛(wèi)星電話中。

3D打印技術(shù)目前處于發(fā)展期間，一次制造空間不大（一般330mmX330mmX500mm)制造大一些部件，產(chǎn)能太小，價(jià)格很貴，但是制造這類(lèi)不到一個(gè)立方厘米的產(chǎn)品，一臺(tái)設(shè)備日產(chǎn)能可達(dá)5萬(wàn)顆，這也將是3D打印歷史上第一次邁出手板加工、打樣，直接制造面向主流市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品的歷史事件！