透過使用樹脂代替金屬來降低開縫波導陣列天線的重量和成本

旭化成株式會社（總部：東京千代田區；總裁：工藤幸四郎）和東京工業大學 (TIT) 工程學院廣川實驗室已著手開展一項聯合研究項目，以樹脂替代開槽波導陣列天線隨著無線通信超越5G，預計未來的使用將由金屬製成。

近年來，毫米波的使用已被推廣，以跟上無線通訊越來越快的速度和更大的容量。然而，在製造毫米波段天線時，製造商遇到了加工限制和材料損失等問題。開槽波導陣列天線的開發就是為了綜合解決這些問題。開縫波導陣列天線由金屬波導中大量的開縫天線單元組成，起到陣列天線的作用。與微帶陣列天線^※相比，開縫波導陣列天線在毫米波段具有更高的性能，但其重量較重且製造成本較高。這些問題限制了它們在民用應用中的使用，它們主要用於衛星和軍事應用。最近，由於開槽波導陣列天線的高性能，開發人員考慮將其應用在無人機、基地台天線和ADAS（高級駕駛員輔助系統）中，但重量和成本問題阻礙了它們的採用。為了應對這項挑戰，旭化成和 TIT 正在致力於用鍍金屬XYRON™改性 PPE（改性聚苯醚或 mPPE）製造波導，以降低重量和製造成本。

團隊使用 AA105-52 開發級XYRON™製造了原型樹脂天線。該牌號具有高耐熱性、良好的電鍍性能以及在較寬溫度範圍內穩定的低線性膨脹係數，這使得它非常適合用樹脂而不是金屬製造需要精度的組件，例如開槽波導陣列天線。

在專案的第一階段，團隊創建了一個樹脂天線電路，在輸入側有四個2×2孔徑，在輸出側也有四個孔徑，並進行了實驗，將其性能與金屬天線電路（設計）的性能進行了比較。對於毫米波段）。

即使是最微小的誤差也會影響電路特性，因此需要較高的尺寸精度和電鍍精度。XYRON™天線電路成功解決了這些挑戰。就重量而言，原型機比金屬天線電路輕約40%。就電路特性而言，如下比較所示，除某些高頻段外，輸出側幅度範圍均在設計值之內，性能與鋁加工產品相當。此模型產生了良好的結果，反射為 -15 dB 或更小，且損耗較低，證實其運作效果與金屬天線電路一樣好。

（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，團隊計劃更大規模地生產原型並進行實驗，以期實現實際應用。

※微帶陣列天線：由介質基板組成的平面天線，正面刻有輻射元件，背面有接地平面