“Proyecto de baterías Asahi Kasei Europe”
Entrevistas
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~Una solución para el futuro más allá del 5G~
2023.06.23
Tecnologías y productos
Asahi Kasei Corporation (sede: Chiyoda-ku, Tokio; presidente: Koshiro Kudo) y el Laboratorio Hirokawa de la Facultad de Ingeniería del Instituto Tecnológico de Tokio (TIT) se han embarcado en un proyecto de investigación conjunto para fabricar antenas con guías de ondas ranuradas hechas de resina en lugar de metal, en previsión de su uso futuro a medida que la comunicación inalámbrica vaya más allá del 5G.
En los últimos años se ha promovido el uso de ondas milimétricas para mantenerse al día con la velocidad cada vez mayor y la mayor capacidad de la comunicación inalámbrica. Sin embargo, al fabricar antenas de banda de ondas milimétricas, los fabricantes se han encontrado con problemas como limitaciones de mecanizado y pérdida de material. Se están desarrollando antenas de matriz de guía de ondas ranuradas para abordar de manera integral estos problemas. Una antena de matriz de guía de ondas ranurada consta de una gran cantidad de elementos de antena ranurados en una guía de ondas de metal, que actúa como una antena de matriz. En comparación con una antena de matriz de microbanda *, las antenas de matriz de guía de ondas ranuradas ofrecen un mayor rendimiento en la banda de ondas milimétricas, pero son pesadas y costosas de fabricar. Estos problemas han limitado su uso en aplicaciones civiles, y se utilizan principalmente en aplicaciones satelitales y militares. Recientemente, debido al alto rendimiento de las antenas de matriz de guía de ondas ranuradas, los desarrolladores han considerado aplicarlas en drones, antenas de estaciones base y ADAS (sistemas avanzados de asistencia al conductor), pero los problemas de peso y costo han impedido su adopción. Para abordar este desafío, Asahi Kasei y TIT están trabajando en la fabricación de guías de ondas a partir de PPE modificado con revestimiento metálico XYRON™ (éter de polifenileno modificado o mPPE) en un intento de mantener bajos el peso y los costos de fabricación.
Comparación de antenas de matriz
El equipo ha fabricado un prototipo de antena de resina utilizando XYRON™ de grado de desarrollo AA105-52. Este grado ofrece una alta resistencia al calor y un coeficiente de expansión lineal bajo y estable en un amplio rango de temperaturas, lo que lo hace ideal para fabricar componentes que requieren precisión, como antenas de matriz de guía de ondas ranuradas, a partir de resina en lugar de metal.
Propiedades físicas
Coeficiente de expansión lineal
Además, XYRON™ tiene excelentes propiedades de recubrimiento y se adhiere mejor al cobre que otros materiales como el policarbonato y el polipropileno, como se muestra en los resultados de la evaluación a continuación.
Evaluación de la adherencia entre el cobre y el material base
En la primera etapa del proyecto, el equipo creó un circuito de antena de resina con cuatro aperturas de 2×2 en el lado de entrada y cuatro aperturas similares en el lado de salida, y realizó experimentos para comparar su desempeño con el de un circuito de antena de metal (diseñado para la banda de ondas milimétricas).
Circuito de antena de resina
Estructura híbrida
Incluso el más mínimo error afectará las características del circuito, por lo que se requiere una alta precisión dimensional y de recubrimiento. El circuito de antena XYRON™ logró resolver estos desafíos. En términos de peso, el prototipo es aproximadamente un 40 % más liviano que el circuito de antena de metal. Con respecto a las características del circuito, como se muestra en la comparación a continuación, el rango de amplitud del lado de salida estaba dentro del valor de diseño excepto en ciertas bandas de alta frecuencia, y el rendimiento era equivalente al producto mecanizado de aluminio. El modelo produjo buenos resultados, con una reflexión de -15 dB o menos y baja pérdida, lo que confirma que funcionó tan bien como el circuito de antena de metal.
(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)
En el futuro, el equipo planea producir prototipos a mayor escala y realizar experimentos con vistas a su uso práctico.
Comparación de características de circuitos
※Antena de matriz de microbanda: una antena plana que consta de un sustrato dieléctrico con elementos radiantes grabados en el frente y un plano de tierra en la parte posterior.
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