Ka波段雙極化雙工器

3D打印已經徹底改變了無源波導和天線組件的生產。這種制造技術首次將低制造成本、短制造周期、低重量和高性能結合在一個整體組件中。如果構建材料是金屬合金，制造出來的設備就已經具有射頻導電性，可以承受苛刻的環境條件，如在太空、海軍或機載應用中。3D打印現在已經被航空航天和電子戰行業所接受，其應用預計在未來幾年內將持續增長。

SWISSto12是開發金屬3D打印無源組件的先驅。該公司開發了一種專有的化學工藝，以減少打印部件的表面粗糙度。如果沒有這種工藝，表面就會過于粗糙，從而導致高插入損耗。SWISSto12工藝將導電性提高了3倍到5倍，這取決于所選擇的精加工材料。SWISSto12提供兩種表面工藝：原鋁和銅銀。

用于衛星通信的Ka波段雙極化雙工器

Ka波段雙極化雙工器(DPD)是衛星通信使用的五端口波導裝置，用于為一個天線孔，通常是一個饋電喇叭，提供兩個圓極化(RHCP和LHCP)和兩個頻段的信號。上行鏈路約為30GHz，下行鏈路約為20GHz。一個DPD需要精確的制造來滿足Ka波段的性能要求，然而衛星通信行業正在推動降低成本，因為這些系統往往針對最終用戶，或者被集成在有數百單元的多波束陣列中。SWISSto12的3D打印工藝同時滿足這兩個要求：性能和成本。

SWISSto12 DPD的例子見圖1。DPD由兩個雙工器組成，用于合并和分離兩個頻段，一個雙頻隔膜偏振器用于將線性偏振轉換為圓形偏振。使用3D打印技術制造這些構件，可以達到所需的制造公差并降低成本。進一步降低成本也是可能的，因為這些設備可以大量生產，每次打印最多可生產50個。這些DPD構件的3D打印可以實現接口和足跡的定制，而不需要大量的非經常性工程。

圖1 基本DPD，底部有端口(a)和多波束GEO集群(b)。

SWISSto12目前為兩個下行和上行頻段提供DPD選項(表1)。每個DPD都有方形或圓形法蘭盤，每個DPD都有兩種尺寸：標準(35x35毫米的占地面積)和緊湊型(22x22毫米)。圖2顯示了在四個相同樣品(表1選項1)的矩形端口處測量的回波損耗、帶內隔離和發射(Tx)與接收(Rx)之間的隔離度。其性能與傳統DPD相當，并且具有高度的可重復性，因為這些部件不需要任何組裝。圖3顯示了帶有單片集成天線的DPD的交叉偏振辨別能力。其他部件，如天線或單脈沖跟蹤器可以被添加到DPD中，而不會顯著增加制造成本。

圖2 四個相同的DPD(表1中的選項1)的實測回波損耗、帶內隔離度和Tx-Rx隔離度。

圖3 帶有集成饋電喇叭的DPD的實測交叉極化(表1中的選項2)。

SWISSto12的工藝

SWISSto12的工藝包括以下步驟：

·利用選擇性激光熔化后的熱循環進行3D打印以消除應力

·基本的后處理：清洗和加工機械接口

·表面處理：化學拋光以減小粗糙度和電鍍層。SWISSto12產品總是經過化學處理以減少粗糙度和改善插入損耗。基本工藝提供了有競爭力的損耗，而銅銀精加工工藝提供了盡可能低的損耗。

·裝配和射頻測試。裝配可能包括螺旋線圈、密封或集成到一個更復雜的系統中。根據客戶的要求，可以進行各種測試。

SWISSto12的產品，包括DPD，目前已經出現在多個平臺上，從大型地球同步軌道衛星到太空中的小型CubeSats衛星和地球上的海軍艦艇。三維制造工藝已達到MIL和GEO標準，并符合2021年發布的歐洲空間標準化合作組織空間應用激光粉末床融合技術的要求。

審核編輯：湯梓紅