科学家3D打印出可支持4G的宽带天线

从某种程度上讲，科学家，尤其是那些从事应用科学研究的科学家，也是一种创客，甚至可以算得上高级职业创客了，因为对于他们来说，科研内容无非是两点——严谨地创意、严谨地实现。因此从这个角度来说，3D打印机也必然逐渐成为科学家们不可或缺的科研工具。

近日，在由Jean-Marie Floch et al.博士发表的一篇名为《3D打印紧凑型GSM / UMTS / LTE宽带天线（New Compact Broadband GSM/UMTS/LTE Antenna Realised by 3D Printing）》介绍了一种可用于移动通信的革命性全向辐射结构设备原型。而这个设备原型是论文作者用一台普通的桌面型3D打印机打印出来的。这个原型是通过一种与商用有关的优化技术数次折叠两个椭圆而形成的一种复杂的三维形状，最终的结果是能够满足当下日益增长的数据交换需求的宽带天线。

科学家3D打印出可支持4G的宽带天线

制造的天线原型

解构3D打印工艺
这个原型装置首先用ABS塑料3D打印出来，然后在原型的表面施加一层银质的金属化层。据研究者称，椭圆形是该装置功能设计的基础，而该全向天线上的一个短接设置则是其得以实现里程碑式低频带目标的关键。

科学家3D打印出可支持4G的宽带天线

短接的位置经过了精心计算，它会在天线上形成一个具有50欧姆输入阻抗的同轴线路，可以实现无线传输数据的最优速率。总而言之，通过折叠将天线的总高度降至仅为1.25英寸，这是一个了不起的进步。

与同类产品相比，在如此小的尺寸上还能满足严格的频带要求，这使它在移动通信和宽带系统领域有着广泛的应用前景。

科学家3D打印出可支持4G的宽带天线

科学家3D打印出可支持4G的宽带天线

该宽带天线在不同频率下的测量辐射图案（a）0.7GHz，（b）0.96GHz，（c）2GHz，（d）2.7GHz

相比其竞争对手原型的能力，以满足严格的频带要求在这样一个缩小的尺寸使它成为一个有前途的突破宽带系统的领域和移动通信。

阻抗带宽实验

如前所述，该装置可以支持从700兆赫到2700兆赫宽带宽，而这一带宽足以覆盖GSM、UMTS和LTE频带，使得该紧凑型宽带天线能够充分地响应并集成在4G通信网络中。
当进行最大5dB增益测试中，该天线被测出了65％的平均辐射效率。在进行回波损耗模拟的测量中它的表现也很好。除此之外，经过测量，该天线的效率在低频段为50%以上，而在较高的频段高达70%以上。由这些测试结果可见，使用3D打印技术制造的电信设备不仅可行，而且相当的可靠和准确。
事实上，Jean-Marie博士用来制造宽带天线的3D打印机价格仅为330美元。