通过使用树脂代替金属来降低开缝波导阵列天线的重量和成本

旭化成株式会社（总部：东京都千代田区；总裁：工藤幸四郎）和东京工业大学 (TIT) 工学部广川实验室已开展一项联合研究项目，用树脂代替金属制造缝隙波导阵列天线，以期在未来无线通信超越 5G 时得到应用。

近年来，随着无线通信速度越来越快、容量越来越大，毫米波的应用也越来越广泛。然而，在制造毫米波段天线时，制造商面临着加工限制和材料损耗等问题。为了全面解决这些问题，人们开发了开槽波导阵列天线。开槽波导阵列天线由金属波导中的大量开槽天线元件组成，起到阵列天线的作用。与微带阵列天线^*相比，开槽波导阵列天线在毫米波段的性能更高，但其重量大、制造成本高。这些问题限制了其在民用领域的应用，目前主要用于卫星和军事领域。最近，由于开槽波导阵列天线的高性能，开发人员考虑将其应用于无人机、基站天线和ADAS（高级驾驶辅助系统），但重量和成本问题阻碍了其被采用。为了应对这一挑战，旭化成和 TIT 正在致力于使用金属镀XYRON™改性 PPE（改性聚苯醚或 mPPE）制造波导，以降低重量和制造成本。

该团队使用 AA105-52 开发级XYRON™制造了原型树脂天线。该等级具有高耐热性和在很宽的温度范围内稳定的低线性膨胀系数，这使其成为用树脂代替金属制造需要精密的组件（如开槽波导阵列天线）的理想选择。

此外，XYRON™具有优异的电镀性能，并且比聚碳酸酯和聚丙烯等其他材料对铜的粘附性更好，如下面的评估结果所示。

在项目的第一阶段，团队创建了一个树脂天线电路，在输入侧有四个2×2孔径，在输出侧也有四个孔径，并进行了实验，将其性能与金属天线电路（设计）的性能进行了比较。对于毫米波段）。

哪怕是微小的误差都会影响电路特性，因此对尺寸精度和电镀精度的要求很高。XYRON XYRON™天线电路成功解决了这些难题。在重量方面，原型比金属天线电路轻了约40%。至于电路特性，如下图比较所示，除了某些高频带外，输出侧振幅范围都在设计值范围内，性能与铝加工产品相当。该模型的反射为-15dB或更低，损耗低，效果良好，证实其工作效果与金属天线电路一样好。

（2023年6月開催「COMNEXT 第1回 次世代通信テクノロジー国際展」にて樹脂製アンテナの簡易モデルを出品しました）

下一步，该团队计划更大规模地生产原型并进行实验，以期实现实际应用。

※微带阵列天线：由介质基片构成的平面天线，介质基片正面刻有辐射单元，背面有接地平面