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研究人员使用3D打印MIMO天线以改善5G网络


​研究人员使用3D打印MIMO天线以改善5G网络

中国3D打印网4月13日讯,总部位于英国的研究人员着眼于使用3D打印为5G通信系统制造低成本多输入多输出(MIMO)天线。使用3D打印制造的这些建议的MIMO能够在多个方向上传送光束,无需使用移相器即可提供连续的实时覆盖范围。此外,它们可以在28 GHz 5G频段上运行,其宽带宽性能超过4 GHz。
因此,研究人员发现,由于使用了3D打印,这些天线为实现5G和毫米波应用提供了一种低成本的选择。此外,3D打印还简化了复杂的设计选择,从而可以改变天线波束的方向,并增加其方向性。



天线的侧面带有壁的示意图。 (a)前视图,(b)透视图。

图片来自Shaker Alkaraki和Yue Gao。



  3D打印天线的优势
        研究人员首先概述了目前在大多数国家/地区正在实施的即将到来的5G标准化。 5G无线技术是对当前技术的重大改进,有望将整体系统容量提高数百倍,并以更高的频谱和能源效率提高整体系统吞吐量,同时将系统延迟降至最低。 5G将在具有以下毫米波(mm-wave)频段的国家/地区引入:24 GHz至29.5 GHz,37 GHz至42.5 GHz,47.2 GHz至48.2 GHz和64至71 GHz。
      3D打印如何成为设计天线的有效制造工艺,并已被用于生产从微波到太赫兹频率的不同频段的各种应用的天线。据中国3D打印网了解,使用3D打印提供天线解决方案具有许多优势,例如以低成本实现复杂的形状。”
       实际上,欧洲航天局(ESA)等公司已经在其PROBA-3太空任务中采用了3D打印天线。该天线是由西班牙工程技术集团SENER和高级航空技术中心(CATEC)3D打印的。此外,特拉华大学(UDEL)的研究人员还使用XJet Carmel 1400系统,使用3D打印技术开发新型5G天线。总部位于亚利桑那州的雷达和天线制造商Lunewave是一家初创公司,其专有技术完全专注于3D打印透镜天线。该公司在2018年的种子轮融资中筹集了500万美元。


  3D打印螺旋天线的渲染。图片来自SENER。
  

3D打印MIMO天线原型
       研究人员称,3D打印天线的过程可以分为两个阶段。首先是实际的3D打印过程本身,然后是金属化过程。研究人员解释说,与低成本的化学镀相比,使用低成本的金属化技术更为有效,因为这有助于降低3D打印天线的成本,这是首先使用增材制造的主要好处。
       MIMO天线系统使用多个天线,这有助于增加系统链路容量。然而,通过传统的制造过程生产MIMO系统需要系统组件的高成本。因此,研究人员建议3D打印MIMO天线,以限制生产天线的费用,同时还使系统效率更高并使天线可操纵。作者解释说:“我们为5G毫米波基站应用提出了一种创新的低成本MIMO天线。MIMO天线是使用3D打印技术制造的,与传统天线相比,它提供了以整体降低的成本交付创新而复杂的天线设计的机会。提出的MIMO天线紧凑,低成本,高效,高增益,并且使用新颖的技术而不使用相控阵技术即可提供波束切换能力。”

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