Passive Mehrstrahlantennen haben Potenzial für 5G- und 6G-Anwendungen in der drahtlosen Kommunikation. Die komplexe Linsenstruktur dieser Antennen stellt eine Herausforderung für die Herstellung dar, da sie sehr enge Toleranzen erfordern. Die Herstellung dieser Antennen mit herkömmlichen Fertigungsverfahren ist oft komplex und zeitaufwändig und erfordert den Einsatz teurer Geräte. Professor Yi Wang von der University of Birmingham suchte nach einem neuen Weg zur Herstellung passiver Mehrstrahlantennen.
Antennenentwurf
Die Antenne enthält eine Oberflächenwellen-Luneberg-Linse und eine Anordnung von neun Speisewellenleitern. Jeder Hohlleiter enthält Hohlleiternuten, die zusammen mit der Linse durch 3D-Druck und eine CNC-gefräste Abdeckung hergestellt werden. Der 3D-Druck der Wellenleiter ermöglicht eine größere Designfreiheit, da die Höhe der Nägel variiert werden kann, ohne dass sich der Fertigungsaufwand erhöht.
Mit Hilfe der Projection Micro Sterolithography (PµSL)-Technologie wurden auf einer microArch S140 die Linse und die speisenden Wellenleiter gemeinsam gedruckt. Die hochpräzise 3D-gedruckte Antenne ist 14mm x 14mm x 1,6mm groß und hat eine Toleranz von +/- 5µm. Das gedruckte Gerät wurde anschließend mit Gold beschichtet, um die erforderliche elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Die Metallbeschichtung von 3D-gedruckten Teilen ist eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Teilen für Anwendungen, die Metalloberflächen und/oder elektrische Leitfähigkeit erfordern.
Nach der Messung der Strahlungsdiagramme von verschiedenen Ports und der Reflexionskoeffizienten konnten Wang und sein Team feststellen, dass sie erfolgreich eine 355-GHz-Oberflächenwellen-Mehrstrahlantenne mit metallischen Luneberg-Linsen demonstriert hatten.
"Die maßstabsübergreifende Fähigkeit des hochpräzisen 3D-Druckers mit einer Präzision im µm-Maßstab und einem Bauvolumen im cm-Maßstab gibt uns ein leistungsfähiges Werkzeug an die Hand, um hochkomplexe Millimeterwellen- und Subterahertz-Wellenleiterbauteile auf eine innovative Art und Weise herzustellen, die mit anderen Fräs- oder Mikrobearbeitungsmethoden nicht möglich ist."
- Professor Yi Wang, Universität von Birmingham
Die Zukunft
Die experimentellen Ergebnisse der 3D-gedruckten Linse und der speisenden Wellenleiter zeigen, dass die Herstellung der metallischen Sub-Terahertz-Mehrstrahlantenne mit hochpräzisem 3D-Druck möglich ist. Der 3D-Druck von Mehrstrahlantennen bietet gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren erhebliche Vorteile in Bezug auf Flexibilität, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz.
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Weitere Informationen über den microArch S140 und die PµSL-Technologie erhalten Sie bei BMF.
