3D打印通过流体材料或粉体材料的层片叠加, 将 CAD设计转化为三维实体零件, 无需模具或机加工, 凭借极大的设计自由度和生产效率, 近年来逐渐用于工业产品的直接制造, 在配件减重、模型验证、复杂结构一体化成型、零部件受损修复方面具有极大的优势。本文介绍了 3D打印技术及其分类, 举例分析该技术在航天器微波部件的应用情况, 探讨其对射频器件制备的影响。最后, 对 3D打印在空间部件制造的关键问题和发展进行了展望。

机器学习等数据驱动方法能够快速发掘数据之间潜在的统计相关性, 实现目标量的高效精准预测, 并辅助分析数据背后的物理图像, 已被广泛应用于材料性能预测和器件设计的研究之中。近年来, 机器学习模型研究在微波介质陶瓷材料及器件开发中也取得了系列进展。本文介绍了机器学习方法的基本原理和过程, 重点总结了微波介质陶瓷的介电常数、品质因数等关键性能的机器学习预测模型研究的最新进展, 探讨了材料成分、结构、工艺等参数与微波介电性能之间的关系, 并概述了机器学习方法在微波天线和滤波器的尺寸优化、失效分析等方面的应用。最后, 指出了数据驱动研究在微波介质陶瓷材料及器件领域的若干发展方向。

微波介质陶瓷作为介质材料被广泛应用于物联网、工业互联网、5G通信、全球卫星通信系统的无源器件中。从微波介质陶瓷的研究背景出发, 介绍了冷烧结的致密机理和工艺参数, 总结了冷烧结微波介质陶瓷的主要材料体系和器件, 指出了冷烧结微波介质陶瓷的主要问题和发展前景。冷烧结技术具有烧结温度低(<300 ℃)、可共烧异质材料、烧结前后晶粒尺寸差异小、制备工艺简单、节能环保等多种优点, 在多层共烧陶瓷和微波系统集成方面具有潜在应用。

以微带为代表的传统微波传输线无法精细操控电磁模式,因此传统电子信息系统在空间耦合、动态响应和性能鲁棒性等方面存在瓶颈。人工表面等离激元(SSPP)超材料可打破上述瓶颈,是光学与信息领域的研究热点之一。人工表面等离激元超材料是一类模拟光频段表面等离激元特性的新型超材料,可在微波和太赫兹频段精细操控表面波,具有与平面电路相似的构型特性,可用于制备下一代集成电路的基础传输线。人工表面等离激元分为传输型和局域型两类。传输型人工表面等离激元超材料始于三维立体结构,后发展成超薄梳状金属条带构型。学者们构建了以其为基础的微波电路新体系,研制了人工表面等离激元滤波器、天线、放大器和倍频器等典型的无源和有源器件,并将其集成为可实现亚波长间距多通道信号非视距传输的无线通信系统。人工局域表面等离激元(SLSP)超材料也经历了从三维立体构型到超薄构型的发展历程,并通过螺旋构型、链式构型、高阶模式和杂化模式等为电磁波的亚波长尺度调控提供了更多自由度。系统讨论了人工表面等离激元超材料在微波电路中的相关理论和应用,包括人工表面等离激元超材料的基本概念、构型发展、无源/有源器件以及无线通信系统。

提出了一种基于单负Metamaterials对的带通滤波器的设计原理,给出了这种带通滤波器的谐振频率的表达式,对其谐振频率及带宽与其决定因素之间的关系进行了计算,对计算结果进行了讨论,为设计单负Metamaterial对带通滤波器的理论与方法提供了依据。研究结果表明:利用单负Metamaterials对的确可以实现带通滤波器;ENG板的磁导率μ1、MNG板的介电常数ε2、电等离子体频率ωep、磁等离子体频率ωmp、两个层的厚度比值a这五个因素决定了这种滤波器的中心频率;两个层的厚度及二者之间的比值决定这种滤波器的带宽。