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科技日?qǐng)?bào)記者 雍黎 通訊員 孫建和
8月9日，記者從重慶兩江協(xié)同創(chuàng)新區(qū)獲悉，重慶摩方精密科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱摩方精密）與英國(guó)伯明翰大學(xué)宣布達(dá)成合作，將共同開展無源多波束天線制造的研究項(xiàng)目。該項(xiàng)合作旨在探索超高精度天線的制造方法，以滿足5G和6G無線通信應(yīng)用對(duì)高性能天線的需求。
無源多波束天線在5G和6G通信中具有巨大的潛力。但天線復(fù)雜的透鏡結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度和公差要求十分嚴(yán)格。利用傳統(tǒng)制造技術(shù)制作天線，雖然可行，但通常復(fù)雜、耗時(shí)，且需要使用昂貴的設(shè)備。因此，為實(shí)現(xiàn)高精度、低公差、高效率、低成本的天線制造，伯明翰大學(xué)教授王毅團(tuán)隊(duì)正在尋找一種全新的解決方案。
金屬電鍍3D打印多波束天線。兩江協(xié)同創(chuàng)新區(qū)供圖
據(jù)了解，從天線的結(jié)構(gòu)來看，無源多波束天線包含一個(gè)表面波龍勃透鏡和由九個(gè)饋點(diǎn)波導(dǎo)組成的陣列。由于每個(gè)波導(dǎo)都包含與透鏡一起制作的波導(dǎo)槽，需要通過3D打印機(jī)和CNC蓋板加工共同完成制造。利用3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)師能夠在不增加制造復(fù)雜性的前提下，靈活且自由地調(diào)整波導(dǎo)制造。
摩方精密采用面投影微立體光刻技術(shù)，利用高精度紫外光刻投影系統(tǒng)，將需打印模型分層投影至樹脂液面，實(shí)現(xiàn)快速微立體成型。該技術(shù)具有成型效率高、加工成本低等突出優(yōu)勢(shì)，可支持14毫米×14毫米×1.6毫米尺寸的天線制造，并將公差控制在±5微米。
從天線的屬性來看，為了賦予天線必要的導(dǎo)電性，可以利用磁控濺射表面鍍金工藝，在3D打印的透鏡結(jié)構(gòu)上涂覆一層金涂層，實(shí)現(xiàn)多波束天線的金屬結(jié)構(gòu)制造。金屬電鍍3D打印是一種經(jīng)濟(jì)高效的制造方法，可用于需要金屬表面或?qū)щ娦缘纳a(chǎn)零件。
經(jīng)過測(cè)量不同端口的輻射模式和反射系數(shù)后，伯明翰大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功地演示了355赫茲表面波金屬龍勃透鏡多波束天線。摩方精密的先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備，為該研究項(xiàng)目提供了重要支持。
王毅表示，摩方精密的超高精度3D打印機(jī)具備微米級(jí)的精度、厘米級(jí)的構(gòu)建體積，擁有較高的跨尺度打印能力，為團(tuán)隊(duì)研究提供了強(qiáng)大的工具支持，并以創(chuàng)新的方式制作了高度復(fù)雜的毫米波和亞太赫茲波導(dǎo)器件，這是其他銑削或微加工技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。
此次實(shí)驗(yàn)的成功，也充分證明了高精度3D打印制造亞太赫茲金屬多波束天線的可行性。同時(shí)也印證了，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印多波束天線在靈活性、速度和成本效益方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
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