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Vantaggi di strutture dielettriche “GRIN – Gradient Index” in sistemi di antenna

Rogers Corporation, leader nella progettazione di materiali per applicazioni ad alta frequenza, ha recentemente introdotto sul mercato Radix™, la prima resina compatibile con stampanti 3D in tecnologia DLP (Digital Light Processing) e progettata appositamente per applicazioni a radio frequenza.

Questo nuovo prodotto ha lo scopo di colmare alcuni limiti prestazionali tipici dei materiali per stampa 3D, consentendo così anche ai progettisti di sistemi ad alta frequenza di sfruttarne a pieno i vantaggi. Nella tecnica DLP un foto-polimero liquido, presente in una vasca di accrescimento, è polimerizzato selettivamente mediante un proiettore digitale ad alta risoluzione.

Le prestazioni in termini di risoluzione, di finitura delle superfici e rugosità risultano molto buone per applicazioni elettroniche e decisamente superiori a quelle raggiungibili con le più diffuse tecniche di stampa 3D a filamento (FFF).

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Il dielettrico stampabile Radix risulta il candidato ideale per la stampa di componenti ad alta frequenza in quanto presenta un coefficiente di dissipazione basso (0,0046) e una permittività relativa di 2,8.

E’ attualmente nelle fasi finali di sviluppo anche una versione di permittività relativa pari a 4,6. La stampa in 3D di lenti dielettriche GRIN (Gradient Index) è un ottimo esempio di applicazione di questo nuovo materiale. La lente GRIN detta di Luneburg, ad esempio, è una struttura sferica nel cui volume la costante dielettrica varia gradualmente da 2 al centro, fino a 1 sulla superficie.
Questa struttura è in grado di focalizzare un’onda piana incidente da un lato della lente su un singolo punto dall’altro lato o, alternativamente, di collimare una sorgente puntiforme presente su un lato della lente in un’onda piana.

Il limite attuale nell’utilizzo pratico delle lenti GRIN risiede nella difficoltà di realizzare volumi in cui la costante dielettrica vari con elevata precisione. Grazie alla tecnologia DLP e a Radix, si riescono a realizzare sfere di diverse dimensioni (a seconda della frequenza operativa richiesta) in cui la costante dielettrica varia gradualmente da 1,92 a 1,11 grazie alla variazione di densità del materiale stampato in 3D.
La lente in DLP e Radix, misurata in camera anecoica a 30 GHz, mostra un guadagno doppio (3 dBi) rispetto alla stessa struttura realizzata con stereolitografia convenzionale (SLA).

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Redazione Fare Elettronica