近日，國際權威雜志《增材制造》（Additive Manufacturing, IF:10.998）在線刊發(fā)了華中科技大學光學與電子信息學院呂文中教授團隊最新研究成果《3D打印低溫燒結5G MIMO陶瓷龍勃透鏡天線》（Stereolithographic additive manufacturing of Luneburg lens using Al2O3-based low sintering temperature ceramics for 5G MIMO antenna. DOI:10.1016/j.addma.2021.102244）。博士生王飛，碩士生李子健為論文共同一作，呂文中為論文通訊作者。

隨著5G通訊技術的快速發(fā)展，毫米波MIMO技術因其具有超高傳輸速率、超低通訊時延和更強的通信安全成為5G通訊系統(tǒng)的關鍵技術。龍勃透鏡天線(Luneburg Lens)通過天線波束的聚焦與賦性可實現(xiàn)MIMO，與傳統(tǒng)的相控陣天線和反射器天線相比，其可實現(xiàn)無像差的寬頻帶聚焦且降低系統(tǒng)的復雜性與成本。理想的龍勃透鏡材料要求材料的介電常數(shù)呈階梯分布，自然界里并不存在這樣的介質，需要尋找新的解決辦法。

本論文通過引入超材料結構，實現(xiàn)了高介電常數(shù)陶瓷介質的梯度分布，并結合轉換光學理論，采用SLA紫外光固化3D打印工藝制備，制備獲得了一種低剖面結構的龍勃透鏡。該透鏡天線燒結溫度低（850°C燒結成型）、成型精度高（凈尺寸與設計尺寸幾乎一致）、厚度薄（約10mm），在Ku波段實現(xiàn)了±15°的波束掃描，對饋源的增益提升超過5 dBi。該工作為復雜結構微波/射頻器件一體化成型提供了新思路，有利于推進低成本陶瓷微波/射頻組件的開發(fā)與制備。

去年以來，團隊在3D打印陶瓷微波/射頻器件領域已發(fā)表4篇重要論文，涵蓋微波介質陶瓷打印漿料、透鏡天線制備、微波陶瓷濾波器的3D打印等，研究論文有IEEE Antenn. Wirel. Pr.,2021, doi: 10.1109/LAWP.2020.3046489，Adv. Mater. Interfaces,2021,doi:10.1002/admi.202100584，Ceram. Int.,2020

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