研究人员使用3D打印MIM

总部位于英国的研究人员着眼于使用3D打印为5G通信系统制造低成本多输入多输出（MIMO）天线。使用3D打印制造的这些建议的MIMO能够在多个方向上传送光束，无需使用移相器即可提供连续的实时覆盖范围。此外，它们可以在28 GHz 5G频段上运行，其宽带宽性能超过4 GHz。

因此，研究人员发现，由于使用了3D打印，这些天线为实现5G和毫米波应用提供了一种低成本的选择。此外，3D打印还简化了复杂的设计选择，从而可以改变天线波束的方向，并增加其方向性。

天线的侧面带有壁的示意图。（a）前视图，（b）透视图。图片来自Shaker Alkaraki和Yue Gao。

3D打印天线的优势

研究人员首先概述了目前在大多数国家/地区正在实施的即将到来的5G标准化。5G无线技术是对当前技术的重大改进，有望将整体系统容量提高数百倍，并以更高的频谱和能源效率提高整体系统吞吐量，同时将系统延迟降至最低。5G将在具有以下毫米波（mm-wave）频段的国家/地区引入：24 GHz至29.5 GHz，37 GHz至42.5 GHz，47.2 GHz至48.2 GHz和64至71 GHz。

3D打印螺旋天线的渲染。图片来自SENER。

3D打印MIMO天线原型

研究人员称，3D打印天线的过程可以分为两个阶段。首先是实际的3D打印过程本身，然后是金属化过程。研究人员解释说，与低成本的化学镀相比，使用低成本的金属化技术更为有效，因为这有助于降低3D打印天线的成本，这是首先使用增材制造的主要好处。

壁高（�ℎ）对天线辐射方向图的影响。图片来自Shaker Alkaraki和Yue Gao。

为该研究而开发的MIMO天线原型包括2×2系统和4×3 MIMO系统。除了价格合理，效率高外，这些原型还具有通过3D打印实现的光束切换功能。每个MIMO天线都由两个主要部分组成：馈电结构和辐射结构。馈电结构设计成将电磁能耦合到辐射结构的表面，该表面是系统的3D打印部分，由一个被矩形空腔和两个波纹包围的中央槽组成。使用Objet30 3D打印机对辐射结构进行3D打印，然后使用喷射金属（JMT）喷涂金属化工艺将其金属化。这涉及在3D打印的结构上涂一层薄的银，厚度为2.5μm。