Stampa 3D di Antenne migliori per applicazioni multi-raggio a onde millimetriche
Nel sotto-array di antenne dipolo magneto-elettriche compatte ad alta efficienza stampato in 3D, pubblicato di recente , per applicazioni multi-fascio a onde millimetriche , gli autori Liyue Zhao, Yujian Li e Junhong Wang — tutti dell’Istituto di tecnologia Lightwave, Pechino Jiaotong Università: esplora la fabbricazione di un nuovo subarray di antenne metalliche dipolo magnete-elettrico (ME) multi-fascio 2 × 2 stampato in 3D. In questo studio, gli autori hanno proposto una topologia di una rete beamforming, composta da quattro accoppiatori da 3 dB che sono pieni d’aria.
Le antenne sono significative per molte applicazioni in tutto il mondo oggi, ma in particolare per l’arena delle comunicazioni mobili. Molti tipi diversi di hardware e consumo di energia sono proibitivi, sebbene su scala più ampia, poiché ogni elemento deve essere collegato con una catena a radiofrequenza (RF); tuttavia, il beamforming analogico e digitale ibrido sono promettenti per ridurre la quantità di catene RF. Le antenne multiraggio passive stanno diventando sempre più popolari anche perché operano a un’onda millimetrica e sono anche convenienti da creare. Gli autori sottolineano che le reti beamforming sono limitate in alcuni casi e hanno anche altri problemi comuni:
“Recentemente, sono stati studiati diversi metodi di formazione del fascio modificati basati sulle geometrie integrate di substrato multistrato per aumentare le dimensioni dell’array e migliorare il numero raggiungibile di raggi di radiazione”, hanno detto gli autori. “Sfortunatamente, a causa dell’esistenza della perdita dielettrica, la perdita di inserzione delle reti di beamforming integrate nel substrato è aumentata significativamente con la dimensione dell’array. Di conseguenza, gli array multi-fascio segnalati soffrivano di una bassa efficienza di radiazione. Inoltre, la rete beamforming con una dimensione non più grande dell’apertura radiante non era ancora facile da realizzare, specialmente per l’array con la radiazione multiraggio bidimensionale. ”
In definitiva, la stampa 3D offre nuove opzioni e vantaggi per la fabbricazione di antenne. Mentre sono state create funzionalità di larghezza di banda e alto guadagno sia a microonde che a frequenze di onde millimetriche, l’array di antenne multiraggio a onde millimetriche è stato “raramente” toccato nella ricerca.
Topologia della rete di beamforming proposta che alimenta il subarray ME-dipolo multi-beam bidimensionale.
Per questo studio, i ricercatori suggeriscono un subarray multiraggio bidimensionale 2 × 2, con quattro coppie da 3 dB. Questa topologia compensa le sfide con la geometria planare multistrato e consente dimensioni compatte. Inoltre, con due serie di accoppiatori alla stessa altezza, anche la dimensione della rete beamforming viene ridotta, rispetto a più topologie di base. L’array metallico 2 × 2 di dipolo ME è composto da quattro toppe metalliche planari che lavorano insieme come un set di dipoli elettrici. Il piano terra si riferisce alle quattro pareti verticali a forma di L.
Il team di ricerca ha creato un prototipo tramite la stampa 3D in metallo con polvere AlSi10Mg in lega di alluminio.
“In termini di larghezza di banda, a causa delle prestazioni a banda larga degli elementi ME-dipolo accoppiati ad apertura, la matrice operativa in questo lavoro, che ha una superiorità rispetto alle controparti in [ 12] e [23]. Ancora più importante, poiché la perdita dielettrica è completamente evitata nella proposta rete di beamforming composta da guide d’onda piene d’aria, in questo lavoro si può osservare un notevole miglioramento dell’efficienza delle radiazioni. Di conseguenza, il subarray multiraggio stampato in 3D ha un guadagno di circa 1 dB superiore ai risultati riportati “, hanno concluso i ricercatori.
“Il subarray multipiattaforma stampato in 3D proposto può essere utilizzato per progettare un array di ottimizzazione del fascio a livello di sub-array di grandi dimensioni, che è prezioso per le applicazioni multi-output a ingresso multiplo a onde millimetriche”.
