实现具有竞争力的批量生产，3D打印有源电子可操纵天线

| 3DScienceValley · 2023/11/28

随着增材制造的进步，卫星上3D 打印部件的数量正在增长。卫星制造正在采用3D打印技术来降低成本并加快生产能力越来越强的航天器。可以说增材制造技术的进步正在为卫星以及可以在轨道上打印零件的未来铺平道路。此前，根据3D科学谷的了解，在南澳大利亚当地政府的支持下，Fleet Space正在专注于射频元件（天线等）的3D打印，这些元件实际上对 3D打印来说比其他任何东西都复杂得多（几何形状非常复杂），Fleet Space还在探索整个电子元件的3D打印。

无独有偶，SWISSto12 正在与法国泰雷兹集团(THALES)合作为机载、陆地和海上平台开发有源电子可操纵天线 (AESA)。

根据3D科学谷，3D打印正在改变天线的制造方式，提高天线的性能，是3D打印正在改变天线制造的一大颇为“接地气”的商业逻辑。目前3D打印天线的材料种类繁多，大致包括混合材料（金属油墨与非导电材料的混合等等），陶瓷，金属材料。在3D科学谷看来，3D打印在天线制造方面具有两大技术逻辑：3D打印实现更复杂更精致的结构提升天线性能；3D打印实现轻量化、结构一体化的天线结构更节约材料与空间占用、更紧凑。

3D打印天线
© 3D科学谷白皮书

超简单的集成

SWISSto12是一家总部位于瑞士的增材制造卫星、天线和射频 (RF) 系统产品供应商，有源电子可操纵天线是一个天线元件阵列，可以电子方式转向各个方向上的任何点，而无需物理移动天线。有源电子可操纵天线 (AESA) 可以产生以大仰角扫描的光束，此功能可轻松集成到船舶、陆地车辆或飞机中的平面阵列天线系统。

3D打印天线
© SWISSto12

低地球轨道（LEO）卫星系统天线必须在非常宽的视场范围内控制波束。这一要求对阵列元素施加了严格的限制，而以前必须使用有损辩证法来生成阵列元素。利用SWISSto12专有的3D打印技术，采用波导技术设计和制造电气小型阵列元件，具有无与伦比的低损耗。该阵列可包含多达 500 多个双偏振元件（喇叭、OMT 偏振器、滤光片），并确保了超简单的集成，这种3D打印的天线特别适合卫星星座。

3D打印天线
© SWISSto12

SWISSto12 的有源电子可操纵天线 (AESA)利用增材制造的微型喇叭天线作为传统贴片天线的替代品。与贴片天线相比，这些AM 增材制造的天线孔径可提供更高的效率和卓越的整体性能，这些特性对于保持 AESA天线的广角扫描能力至关重要。

SWISSto12 的增材制造天线安装在泰雷兹提供的平面波束形成器上。据报道，这些波束形成器使用最新的波束形成集成电路（BFIC）和创新的专利互连解决方案。

新的AESA有源电子可操纵天线产品将利用尺寸、重量和功耗 (SWaP) 方面的改进，从 Ka 频段卫星通信开始，并在不久的未来实现在一根天线中跨Ku 和 Ka 频段的联合操作。这种新型AESA使用SWISSto12独特的3D打印天线技术，将为跨机载、海军和陆地平台的移动卫星通信用户带来突破。

实现具有竞争力的批量生产

通过与 SWISSto12 的合作，泰雷兹能够扩展其射频功率放大器和波束成形解决方案产品组合。此次合作的结果将是卫星通信移动应用的新解决方案，泰雷兹将把其在制造设计和成本设计方面的技能应用于电子组件，以实现具有竞争力的批量生产。这些紧凑型AESA有源电子可操纵天线产品将为SWISSto12和泰雷兹提供各种市场的机会。

GEO卫星主要用于探测和发现处于助推段的弹导弹，该型卫星的载荷约450 kg，3D科学谷了解到SWISSto12即将推出的GEO卫星天线将需要大于 2 平方米的阵列。为了实现这一点，SWISSto12 对大型阵列采用模块化方法。SWISSto12 的模块非常轻（比传统天线轻 5 倍），需要最少的组装，并且还简化了与航天器的集成。其他优势包括一流的射频性能、极低的插入损耗、增强的有效负载机械性能、包含热管理功能的能力以及阵列形状的设计自由度，设计范围涵盖 X 频段到Q频段。

此外，根据3D科学谷的市场观察，SWISSto12 的突破性 3D 打印技术将有助于提高有效载荷性能、简化制造流程并减少构建时间和生产成本。SWISSto12已发展成为新的卫星主承包商，并建立了欧洲供应链。2023年，SWISSto12 还获得了瑞银集团为其HummingSat 蜂鸟卫星业务提供的2500 万瑞士法郎（2615 万欧元）的营运资金融资，HummingSat蜂鸟卫星业务预计将为参与该计划的欧洲和加拿大国家带来非凡的投资回报。