通过使用树脂代替金属来降低开缝波导阵列天线的重量和成本

旭化成株式会社（总部：东京都千代田区；总裁：工藤幸四郎）和东京工业大学 (TIT) 工学部广川实验室已开展一项联合研究项目，用树脂代替金属制造缝隙波导阵列天线，以期在未来无线通信超越 5G 时得到应用。

近年来，毫米波的使用得到推广，以跟上无线通信越来越快的速度和更大的容量。然而，在制造毫米波段天线时，制造商遇到了加工限制和材料损失等问题。开槽波导阵列天线的开发就是为了综合解决这些问题。开缝波导阵列天线由金属波导中的大量开缝天线单元组成，起到阵列天线的作用。与微带阵列天线^※相比，开缝波导阵列天线在毫米波段具有更高的性能，但其重量较重且制造成本较高。这些问题限制了它们在民用应用中的使用，它们主要用于卫星和军事应用。最近，由于开槽波导阵列天线的高性能，开发人员考虑将其应用在无人机、基站天线和ADAS（高级驾驶员辅助系统）中，但重量和成本问题阻碍了它们的采用。为了应对这一挑战，旭化成和 TIT 正在致力于用镀金属XYRON™改性 PPE（改性聚苯醚或 mPPE）制造波导，以降低重量和制造成本。

该团队使用 AA105-52 开发级XYRON™制造了原型树脂天线。该牌号具有高耐热性、良好的电镀性能以及在较宽温度范围内稳定的低线性膨胀系数，这使得它非常适合用树脂而不是金属制造需要精度的组件，例如开槽波导阵列天线。

在项目的第一阶段，团队创建了一个树脂天线电路，在输入侧有四个2×2孔径，在输出侧也有四个孔径，并进行了实验，将其性能与金属天线电路（设计）的性能进行了比较。对于毫米波段）。

即使是最微小的误差也会影响电路特性，因此需要较高的尺寸精度和电镀精度。XYRON™天线电路成功解决了这些挑战。就重量而言，原型机比金属天线电路轻约40%。就电路特性而言，如下比较所示，除某些高频段外，输出侧幅度范围均在设计值之内，性能与铝加工产品相当。该模型产生了良好的结果，反射为 -15 dB 或更小，且损耗较低，证实其运行效果与金属天线电路一样好。

（2023年6月開催「COMNEXT 第1回 次世代通信テクノロジー国際展」にて樹脂製アンテナの簡易モデルを出品しました）

下一步，该团队计划更大规模地生产原型并进行实验，以期实现实际应用。

※微带阵列天线：由介质基片构成的平面天线，介质基片正面刻有辐射单元，背面有接地平面