导光束3D打印介电透镜天线用于毫米波和5G应用

科学领域:

• 电磁学和天线设计
• 超材料和介电结构.
• 无线通信系统无线通信系统

背景情况:

• 5G技术需要先进的天线解决方案,以毫米波频率进行地面和卫星通信.
• 介电梯度指数 (GI) 镜头为天线设计提供了一种具有成本效益的方法,可以精确控制电磁波传播.
• 现有的天线设计经常面临挑战,即在5G应用中同时实现高增益,循环偏振和光束转向功能.

研究的目的:

• 为28 GHz的5G应用设计和验证两个新的,成本效益高的介电梯度指数镜头天线.
• 开发一种高效的设计方法来优化基于天线料辐射模式的透镜拓.
• 为了证明使用3D打印来制造这些先进天线的可行性.

主要方法:

• 一个线性极化平面透镜天线 (LP-FLA) 的设计,由一个金字塔角天线 (PHA) 供应,用于陆地5G.
• 一个循环极化阶段式镜头天线 (CP-SLA) 的设计,由一个弓带波导腔 (BCA) 供应给卫星5G.
• 使用高效的设计方法优化镜头拓和料放置.
• 使用低成本,基于立体石版的3D打印制造天线.
• 通过28 GHz的增益和光束转向测量进行性能验证.

主要成果:

• LP-FLA在28 GHz实现了25.2 dBi的峰值实现增益,CP-SLA在28 GHz实现了24.8 dBi.
• CP-SLA,凭借其新的弓-领带波导体腔料器,成功实现了循环极化.
• 证明了光束转向能力,LP-FLA的最大转向角度范围为20°,CP-SLA的最大转向角度为35°,保持高定向性.
• 3D打印制造技术在生产复杂的镜头结构方面被证明是有效的.

结论:

• 设计的介电GI镜头天线是5G地面和卫星通信的成本高效和高性能解决方案.
• 提出的设计方法有效地优化了镜头拓,以提高天线性能.
• 3D打印为先进的5G天线提供了可行且低成本的制造途径.
• 这些天线具有显著的增益和光束转向能力,这对于下一代无线系统至关重要.