北理工何汝杰副教授团队：用于5G通信的3D打印天线:当前进展和未来挑战
时间:2023-08-03 12:36 来源:机械工程学报 作者:admin 点击:次
| 随着5G时代的到来，通信系统逐渐向毫米波和更高频率发展，这就要求天线等5G器件必须具有高增益、宽带宽和低损耗等特性。相较于传统制造，3D打印具有低成本、快速成型、材料利用率高等优势。尤其是，3D打印离散-堆积的制造方式，极其适合复杂异形结构的制备，从而为复杂异形天线的先进制造提供了创新途径。目前3D打印技术可实现多种材料制造天线，包括聚合物、金属、陶瓷和复合材料。所覆盖的天线频率覆盖10GHz的低频甚至太赫兹，可实现最高增益30dBi左右，同时实现高效率的发射与接收。此外，3D打印制造天线可应用于包括5G通讯、GPS、雷达、遥感、卫星等多个领域，是全球无线通讯技术的发展的重要组成。 本综述旨在归纳总结当前各类3D打印天线的研究进展与现状，并对未来可能的发展方向进行一定思考，期待为本领域研究提供一定借鉴与参考。 
图1 3D打印天线简介
研究难点或瓶颈 材料方面：目前缺少专用于天线制造的3D打印材料；材料的导电性差，损耗高，限制高性能天线的制造。 结构方面：精度和粗糙度的限制影响了3D打印天线的进一步发展。 功能方面：多材料集成系统难以制造，打印精度与打印速度难以同时提高等，影响多功能、高性能微波系统的制造。 
3D打印天线的挑战和前景
展望 随着5G及未来6G通讯系统的发展，对射频系统中发挥重要功能的天线提出了更高的要求，天线愈加复杂化、小型化以及高集成度，而通过层层堆积的3D打印天线有望满足这些要求。但目前，3D打印天线的发展还存在许多挑战。首先，在材料方面，需要研究新型可控电磁性能的材料、高导电的可打印材料；在结构方面，需致力于解决如何进一步提高精度、降低粗糙度，同时开发新型结构设计；在此基础上，实现多材料3D打印、多尺度3D打印、全3D打印和一体化3D打印，为实现全3D打印的多功能、高性能的微波射频系统提供新的实现方式。 团队带头人介绍 
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