總部位于英國的研究人員著眼于使用3D打印為5G通信系統制造低成本多輸入多輸出（MIMO）天線。使用3D打印制造的這些建議的MIMO能夠在多個方向上傳送光束，無需使用移相器即可提供連續的實時覆蓋范圍。此外，它們可以在28 GHz 5G頻段上運行，其寬帶寬性能超過4 GHz。

因此，研究人員發現，由于使用了3D打印，這些天線為實現5G和毫米波應用提供了一種低成本的選擇。此外，3D打印還簡化了復雜的設計選擇，從而可以改變天線波束的方向，并增加其方向性。

天線的側面帶有壁的示意圖。（a）前視圖，（b）透視圖。圖片來自Shaker Alkaraki和Yue Gao。

3D打印天線的優勢

研究人員首先概述了目前在大多數國家/地區正在實施的即將到來的5G標準化。5G無線技術是對當前技術的重大改進，有望將整體系統容量提高數百倍，并以更高的頻譜和能源效率提高整體系統吞吐量，同時將系統延遲降至最低。5G將在具有以下毫米波（mm-wave）頻段的國家/地區引入：24 GHz至29.5 GHz，37 GHz至42.5 GHz，47.2 GHz至48.2 GHz和64至71 GHz。

3D打印螺旋天線的渲染。圖片來自SENER。

3D打印MIMO天線原型

研究人員稱，3D打印天線的過程可以分為兩個階段。首先是實際的3D打印過程本身，然后是金屬化過程。研究人員解釋說，與低成本的化學鍍相比，使用低成本的金屬化技術更為有效，因為這有助于降低3D打印天線的成本，這是首先使用增材制造的主要好處。

壁高（??）對天線輻射方向圖的影響。圖片來自Shaker Alkaraki和Yue Gao。

為該研究而開發的MIMO天線原型包括2×2系統和4×3 MIMO系統。除了價格合理，效率高外，這些原型還具有通過3D打印實現的光束切換功能。每個MIMO天線都由兩個主要部分組成：饋電結構和輻射結構。饋電結構設計成將電磁能耦合到輻射結構的表面，該表面是系統的3D打印部分，由一個被矩形空腔和兩個波紋包圍的中央槽組成。使用Objet30 3D打印機對輻射結構進行3D打印，然后使用噴射金屬（JMT）噴涂金屬化工藝將其金屬化。這涉及在3D打印的結構上涂一層薄的銀，厚度為2.5μm。