吕文中教授团队在5G毫米波透镜天线领域取得重要进展
新闻网讯(通讯员 田莉)近日,国际权威杂志《增材制造》(Additive Manufacturing, IF:10.998)在线刊发了光学与电子信息学院吕文中教授团队最新研究成果《3D打印低温烧结5G MIMO陶瓷龙勃透镜天线》(Stereolithographic additive manufacturing of Luneburg lens using Al2O3-based low sintering temperature ceramics for 5G MIMO antenna. DOI:10.1016/j.addma.2021.102244)。博士生王飞,硕士生李子健为论文共同一作,吕文中为论文通讯作者。
随着5G通讯技术的快速发展,毫米波MIMO技术因其具有超高传输速率、超低通讯时延和更强的通信安全成为5G通讯系统的关键技术。龙勃透镜天线(Luneburg Lens)通过天线波束的聚焦与赋性可实现MIMO,与传统的相控阵天线和反射器天线相比,其可实现无像差的宽频带聚焦且降低系统的复杂性与成本。理想的龙勃透镜材料要求材料的介电常数呈阶梯分布,自然界里并不存在这样的介质,需要寻找新的解决办法。本论文通过引入超材料结构,实现了高介电常数陶瓷介质的梯度分布,并结合转换光学理论,采用SLA紫外光固化3D打印工艺制备,制备获得了一种低剖面结构的龙勃透镜。该透镜天线烧结温度低(850°C烧结成型)、成型精度高(净尺寸与设计尺寸几乎一致)、厚度薄(约10mm),在Ku波段实现了±15°的波束扫描,对馈源的增益提升超过5 dBi。该工作为复杂结构微波/射频器件一体化成型提供了新思路,有利于推进低成本陶瓷微波/射频组件的开发与制备。
去年以来,团队在3D打印陶瓷微波/射频器件领域已发表4篇重要论文,涵盖微波介质陶瓷打印浆料、透镜天线制备、微波陶瓷滤波器的3D打印等,研究论文有IEEE Antenn. Wirel. Pr.,2021, doi: 10.1109/LAWP.2020.3046489,Adv. Mater. Interfaces,2021,doi:10.1002/admi.202100584,Ceram. Int.,2020,
doi:10.1016/j.ceramint.2020.03.282。
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