一塊比火柴盒還小的金屬,內部沒有一條焊縫,沒有一個接口,卻能把一路輸入信號分成十六路,邊分邊把不想要的頻率濾掉,最后從六十四個縫隙里輻射出一束干凈聚焦的波束。
這是亞歷克斯考拉博士轉述的一款220GHz縫隙陣列天線實物,出自Ma等人2026年的研究,用微金屬增材制造一體化打印出來。
220GHz已經踩進亞太赫茲頻段的門檻,波長縮到一毫米出頭,這也是6G押注更高頻段最難駕馭的一段。
頻率越高,接口越關鍵。
濾波器和饋電網絡之間但凡有一處對不齊,能量就易漏掉。
傳統機械加工在這個尺度上很難保證公差,尤其是復雜的內部腔體,鉆孔銑削根本夠不到需要的精度,金屬波導內壁的粗糙度帶來的電阻損耗,還會隨頻率飆升。
多組件拼裝帶來的對準誤差,進一步把陣列做大這件事變得不劃算,偏偏陣列越大越能補償高頻段本身的路徑損耗,這也是這類高頻器件遲遲走不出實驗室的原因之一。
這次的思路是不再把濾波和輻射當成兩件事來做。
天線的核心是一個七階全諧振腔濾波功分器,把一路輸入拆成十六路輸出,每一級級聯腔體同時完成功率分配和頻率篩選,不需要另外掛一個獨立濾波器,也就沒有獨立元件之間的接口。
這十六路信號接著饋入一個8乘8共六十四個縫隙組成的輻射陣列,縫隙排布經過優化,壓住旁瓣電平。
整塊結構從輸入端到輻射面是連續的3D打印金屬腔體,一次成型,不需要后續裝配。
微米級金屬3D打印能實現的表面粗糙度較優,讓220GHz下的電阻損耗保持在可接受范圍。
實測數據是,增益26.3分貝,口徑效率50.7%,帶外抑制優于20分貝,回波損耗優于10分貝。
對一款把濾波和陣列集成在一起的亞太赫茲器件來說,這組數字已經能跟更復雜更昂貴的傳統方案掰手腕,而且留出了繼續做大陣列,往更高頻段走的余地。
這個案例說明增材制造正在改寫高頻器件的設計邏輯。
6G和亞太赫茲傳感要走出實驗室,復雜器件的穩定制造能力很關鍵。
結構復雜度是3D打印做毫米波和亞太赫茲頻段的器件的優勢,但批產后的良率以及綜合成本是3D打印的關鍵考驗。
技術細節整理自Ma等人2026年發表的研究成果,相關解讀轉述自研究簡報作者亞歷克斯考拉博士2026年7月10日發布的分析文章。
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