謝菲爾德大學開發(fā)出3D打印毫米波天線，將5G和6G信號帶到偏遠社區(qū)

2023年1月18日，南極熊獲悉，來自謝菲爾德大學電子和電氣工程系的研究人員已經(jīng)設計、制造并測試了一種由3D打印生產(chǎn)的毫米波（mmWave）天線，其射頻性能與使用傳統(tǒng)制造技術生產(chǎn)的天線相匹配。這種3D打印天線有可能加速新的5G和6G基礎設施的發(fā)展，并可以幫助那些生活在英國和世界各地的偏遠地區(qū)的人們享受到技術的紅利。

△埃迪-鮑爾在毫米波設施的開放日期間向參觀者展示實驗室。資料來源：謝菲爾德大學

目前用于搭建電信網(wǎng)絡的天線部件的制造通常是緩慢和昂貴的。根據(jù)謝菲爾德大學的說法，這阻礙了創(chuàng)新，延緩了原型的開發(fā)，并使新的基礎設施難以建立。為了應對這種情況，該大學的研究人員開發(fā)了一種新的天線設計，可以使用 3D 打印技術以更便宜、更快速的方式制造無線電天線，而不會影響性能。使用這種技術，天線可以在短短幾個小時內(nèi)生產(chǎn)出來，成本只需幾英鎊，并且具有與傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的天線類似的性能。一般來講，通過傳統(tǒng)方法制造天線的成本通常為數(shù)百英鎊。

△3D打印的無線電天線。來源：謝菲爾德大學

3D打印天線過程使用的是銀納米顆粒，它具有良好的射頻電氣性能，并在5G和6G網(wǎng)絡使用的各種頻率下進行了測試，最高可達48GHz。它們的增益和時域響應（影響它們能夠接收和發(fā)射的信號的方向和強度），與傳統(tǒng)制造的天線幾乎沒有區(qū)別。

謝菲爾德大學通信研究小組的Eddie Ball說："這種3D打印設計可能會改變電信業(yè)的游戲規(guī)則。它使我們能夠以更低的成本和更快的速度為5G和6G網(wǎng)絡設計和生產(chǎn)天線原型。這種設計還可以用來生產(chǎn)更大規(guī)模的天線，因此有能力覆蓋更多地區(qū)，并將最快的移動網(wǎng)絡帶到世界上尚未接入的地區(qū)。“

△在測量實驗室創(chuàng)建的3D表面圖--這些圖顯示了傳統(tǒng)制造案例與謝菲爾德大學團隊創(chuàng)建的3D打印天線之間的比較。

天線的射頻測試是利用謝菲爾德大學業(yè)界領先的UKRI國家毫米波測量實驗室進行的。毫米波測量設施可以測量酒�上的系统和竾\�110GHz的天線，這對于通信研究來說是非常寶貴的，例如在3D打印天線上進行的研究。此外，這項研究是由英國政府的國防和安全加速器以及國防科技實驗室資助的。