應(yīng)用案例│合肥若森應(yīng)用華曙3D打印實(shí)現(xiàn)龍伯透鏡天線小批量生產(chǎn)

合肥若森智能科技有限公司是一家全球領(lǐng)先衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)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(xiǎn)救災(zāi)、油氣石化、電力電網(wǎng)……亟需高效可靠的數(shù)據(jù)通信保障。當(dāng)前在城市普及的“5G通信”，只解決了一小部分的問(wèn)題。在通信設(shè)計(jì)師看來(lái)，6G時(shí)代，即衛(wèi)星通信與地面通信互相整合，地球上每一個(gè)角落都可聯(lián)接的時(shí)代即將來(lái)臨。

合肥若森正是一家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端提供商。傳統(tǒng)的車載衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端體積功耗大，并且十分沉重，通常需要拖掛一個(gè)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(jīng)過(guò)多次迭代成功實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)，有效實(shí)現(xiàn)提高龍伯球透鏡天線增益效果，成功研發(fā)創(chuàng)新型動(dòng)中通相控陣衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端。它既可以為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋薄弱的地區(qū)提供基本的互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)，也可以在地面網(wǎng)絡(luò)中斷的極端情況下承擔(dān)起應(yīng)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(xué)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(shù)結(jié)構(gòu)的介質(zhì)球天線，可以實(shí)現(xiàn)電磁波的會(huì)聚和定向發(fā)射。由于龍伯透鏡天線自身的球?qū)ΨQ性和良好的天線性能參數(shù)能使其具有多波束、寬頻帶、寬掃描角范圍、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的移動(dòng)衛(wèi)星通信領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

為什么要采用3D打印技術(shù)？

復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體成型，提高龍伯球透鏡天線增益效果

龍伯透鏡天線設(shè)計(jì)復(fù)雜，它就像一個(gè)洋蔥結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)，是一層一層的。每層材料的折射率不一樣，從而導(dǎo)致了電磁波（光線）的拐彎。采用3D打印技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)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(zhì)量穩(wěn)定
華曙高科高分子3D打印解決方案采用動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)，同時(shí)配置了獨(dú)有的八區(qū)獨(dú)立溫控專利技術(shù)，熱場(chǎng)均勻穩(wěn)定，確保不同區(qū)域龍伯透鏡天線表面質(zhì)量及性能具有一致性。

小批量生產(chǎn)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(shè)備成型缸內(nèi)一次可以擺放16件。由于不需支撐，一個(gè)成型缸可以擺放三層，24小時(shí)內(nèi)可以打印完成，即單日產(chǎn)能達(dá)到48件，其生產(chǎn)周期和制作成本大大降低。

高分子3D打印材料介電常數(shù)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(jīng)測(cè)試透鏡介質(zhì)材料介電常數(shù)在2.5-3.0之間損耗正切角最小，介電常數(shù)穩(wěn)定，是最佳選擇。

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

若森智能公司董事長(zhǎng)季文濤說(shuō)，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(guó)首座以創(chuàng)新為主題的安徽創(chuàng)新館內(nèi)，有一個(gè)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(lián)網(wǎng)終端

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