圣母大学的研究人员正在开发一种用于5G网络的新型低功率天线，该天线采用3D打印的人工介电材料。该技术旨在实现5G性能，同时能耗不到现有系统10%。该项目由电气工程系副教授乔纳森·奇瑟姆领导，并由美国陆军资助。
每根天线均采用3D打印介电材料，并采用重复的螺旋单元图案。（图片来源：Angelic Rose Hubert）
目前的5G网络耗电量巨大，每个基站的耗电量相当于73个美国家庭的用电量。Chisum的团队开发了一种毫米波梯度折射率（GRIN）透镜天线，它可以通过单个设备在所有5G频段上运行。这种方法用一个利用材料物理特性的系统取代了多个天线和耗电芯片。
“目前，运营蜂窝网络的成本很大一部分来自电力。如果你观察一下蜂窝塔，你就会明白为什么：它为每个频段使用不同的天线，而这些天线依赖于有源供电芯片，”奇瑟姆说道。“我们最初的想法很简单：如果我们能够利用材料的物理特性，将类似的功能设计到一根超宽带天线中，从而让许多耗电芯片完成原本需要完成的工作，那会怎样？”
每个天线原型都经过100小时的精细制作，逐层构建而成。（图片来源：Angelic Rose Hubert）
该技术可应用于军事和民用领域。对于美国陆军而言，该天线的宽带功能使其能够在全球各种 5G 频率上运行，而其低功耗特性使其适用于移动平台。在民用领域，该技术可以解决阻碍 5G 毫米波基站部署的成本障碍。
圣母大学团队正致力于利用3D打印技术开发高效的制造工艺。该项目的行业合作伙伴包括由Chisum和圣母大学博士毕业生共同创立的Cheshir Industries公司，以及专门从事射频设计和制造的3D Fortify公司。
来源：news.nd.edu
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