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

              國防航天能源
              2021
              01/21
              11:45
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              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題。在通信設(shè)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(lián)接的時代即將來臨。


              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)過多次迭代成功實現(xiàn)小批量生產(chǎn),有效實現(xiàn)提高龍伯球透鏡天線增益效果,成功研發(fā)創(chuàng)新型動中通相控陣衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端。它既可以為移動網(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,可以實現(xiàn)電磁波的會聚和定向發(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、造價低等優(yōu)點,在未來的移動衛(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)計復(fù)雜,它就像一個洋蔥結(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態(tài)聚焦技術(shù),同時配置了獨有的八區(qū)獨立溫控專利技術(shù),熱場均勻穩(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,一個成型缸可以擺放三層,24小時內(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(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(nèi),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(lián)網(wǎng)終端

              未來,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,成本也會大幅下降,甚至降到一萬元以下,到那時,它就可以走進(jìn)千家萬戶,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。



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