應用案例│合肥若森應用華曙3D打印實現龍伯透鏡天線小批量生產

合肥若森智能科技有限公司是一家全球領先衛(wèi)星互聯網終端提供商，為用戶提供安全、穩(wěn)定、高效的衛(wèi)星通信天線、終端和核心部件。

消防救援、搶險救災、油氣石化、電力電網……亟需高效可靠的數據通信保障。當前在城市普及的“5G通信”，只解決了一小部分的問題。在通信設計師看來，6G時代，即衛(wèi)星通信與地面通信互相整合，地球上每一個角落都可聯接的時代即將來臨。

合肥若森正是一家衛(wèi)星互聯網終端提供商。傳統(tǒng)的車載衛(wèi)星互聯網終端體積功耗大，并且十分沉重，通常需要拖掛一個發(fā)電裝置提供電源，很不方便。

2020年，合肥若森智能科技有限公司與重慶華港科技有限公司合作，引入增材制造思維，采用華曙高科高分子3D打印解決方案，研發(fā)新型龍伯透鏡天線，經過多次迭代成功實現小批量生產，有效實現提高龍伯球透鏡天線增益效果，成功研發(fā)創(chuàng)新型動中通相控陣衛(wèi)星互聯網終端。它既可以為移動網絡覆蓋薄弱的地區(qū)提供基本的互聯網通信服務，也可以在地面網絡中斷的極端情況下承擔起應急通信保障的重任。

什么是龍伯透鏡天線？

龍伯透鏡，Luneberg lens是由物理學家R.K.Luneberg于1944年發(fā)明的。龍伯透鏡天線是一種具有梯度介電常數結構的介質球天線，可以實現電磁波的會聚和定向發(fā)射。由于龍伯透鏡天線自身的球對稱性和良好的天線性能參數能使其具有多波束、寬頻帶、寬掃描角范圍、造價低等優(yōu)點，在未來的移動衛(wèi)星通信領域有著廣闊的應用前景。

為什么要采用3D打印技術？

復雜結構一體成型，提高龍伯球透鏡天線增益效果

龍伯透鏡天線設計復雜，它就像一個洋蔥結構，從外到內，是一層一層的。每層材料的折射率不一樣，從而導致了電磁波（光線）的拐彎。采用3D打印技術，能實現一體成型和微小尺寸的精確控制，從而提高龍伯球透鏡天線增益效果。

△層越多，效果越好

△龍伯透鏡天線的輻射效果演示

工藝成熟，成品質量穩(wěn)定
華曙高科高分子3D打印解決方案采用動態(tài)聚焦技術，同時配置了獨有的八區(qū)獨立溫控專利技術，熱場均勻穩(wěn)定，確保不同區(qū)域龍伯透鏡天線表面質量及性能具有一致性。

小批量生產周期短，成本低
以φ80mm龍伯透鏡天線為例，華曙高科高分子3D打印設備成型缸內一次可以擺放16件。由于不需支撐，一個成型缸可以擺放三層，24小時內可以打印完成，即單日產能達到48件，其生產周期和制作成本大大降低。

高分子3D打印材料介電常數穩(wěn)定

龍伯透鏡天線制作材料采用的是華曙高科自主研發(fā)的FS3300PA和FS3401GB尼龍材料，經測試透鏡介質材料介電常數在2.5-3.0之間損耗正切角最小，介電常數穩(wěn)定，是最佳選擇。

3D打印龍伯透鏡，讓若森智能的“動中通”成為了可能，他們針對低軌衛(wèi)星的多波束衛(wèi)星通信技術，直接讓他們站在了生態(tài)鏈的頂端。

若森智能公司董事長季文濤說，若森智能3D打印的新型衛(wèi)星天線體量小、性能可靠。在中國首座以創(chuàng)新為主題的安徽創(chuàng)新館內，有一個圓形飛碟狀的裝置，這就是若森智能公司研發(fā)的新型衛(wèi)星天線，也是他們裝在車輛上的同款天線。

△安徽創(chuàng)新館序館展覽的若森智能衛(wèi)星互聯網終端

未來，隨著技術的更新，衛(wèi)星天線的體量有望進一步減小到筆記本大小，成本也會大幅下降，甚至降到一萬元以下，到那時，它就可以走進千家萬戶，服務大眾，衛(wèi)星通信與地面通信整合一體，極限應用與日常應用合二為一。