Passive Multistrahlantennen besitzen Potenzial in 5G- und 6G-Drahtloskommunikationsanwendungen. Die komplexe Linsenstruktur dieser Antennen stellt fertigungstechnische Herausforderungen dar, da sie sehr enge Toleranzen erfordert. Die Herstellung dieser Antennen mit traditionellen Fertigungstechniken ist oft komplex und zeitaufwendig und erfordert den Einsatz teurer Geräte. Professor Yi Wang von der University of Birmingham suchte nach einer neuen Methode zur Herstellung passiver Multistrahlantennen.
Antennendesign
Die Antenne enthält eine Oberflächenwellen-Luneberg-Linse und ein Array von neun Speisewellenleitern. Jeder Wellenleiter enthält Wellenleiter-Rillen, die zusammen mit der Linse mittels 3D-Druck und einer CNC-bearbeiteten Abdeckung gefertigt werden. Der 3D-Druck der Wellenleiter ermöglicht eine größere Designfreiheit, da die Höhe der Stifte variieren kann, ohne die Fertigungskomplexität zu erhöhen.
Mithilfe der Projektions-Mikro-Stereolithographie (PµSL)-Technologie wurden auf einem microArch S140 die Linse und die Zuführwellenleiter gemeinsam gedruckt. Die hochpräzise 3D-gedruckte Antenne misst 14 mm x 14 mm x 1,6 mm mit Toleranzen von +/- 5 µm. Das gedruckte Bauteil wurde anschließend vergoldet, um die erforderliche elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Das Metallisieren von 3D-gedruckten Teilen ist eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Bauteilen für Anwendungen, die Metalloberflächen und/oder elektrische Leitfähigkeit erfordern.
Nach der Messung der Strahlungsmuster von verschiedenen Ports und der Reflexionskoeffizienten stellten Wang und sein Team fest, dass sie erfolgreich eine 355 GHz Oberflächenwellen-Metall-Luneberg-Linsen-Multistrahlantenne demonstriert hatten.
„Die skalenübergreifende Fähigkeit des hochpräzisen 3D-Druckers, mit Präzision im Mikrometerbereich und Bauvolumen im Zentimeterbereich, bietet uns ein leistungsstarkes Werkzeug zur Herstellung hochkomplexer Millimeterwellen- und Sub-Terahertz-Hohlleiterbauelemente auf innovative Weise, die mit anderen Fräs- oder Mikrobearbeitungstechniken nicht möglich ist.“
– Professor Yi Wang, Universität Birmingham
Die Zukunft
Die experimentellen Ergebnisse der 3D-gedruckten Linse und der Zuführwellenleiter demonstrieren die Machbarkeit der Herstellung der Sub-Terahertz-Metall-Multistrahlantenne mittels hochpräzisem 3D-Druck. Der 3D-Druck von Multistrahlantennen bietet erhebliche Vorteile gegenüber traditionellen Fertigungstechniken hinsichtlich Flexibilität, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz.
Um mehr zu erfahren, lesen Sie hier das vollständige Forschungspapier.
Für weitere Informationen über den microArch S140 und die PµSL-Technologie kontaktieren Sie BMF.
