Desenvolvimento de lentes planares dielétricas para impressão 3D

Abstract

A utilização de impressão 3D para o fabrico de lentes de baixo custo em micro-ondas e ondas milimétricas tem vindo a desenvolver-se, assim como a tecnologia subjacente. No estado de arte atual os materiais e as impressoras disponíveis apresentam ainda várias limitações que devem ser tidas em conta no desenho destas lentes. Este trabalho apresenta um estudo sistemático de vários desenhos de lentes compatíveis com a impressora 3D disponível no nosso centro de investigação, Instituto de Telecomunicações. Desta forma, desenham-se lentes compostas por apenas um dielétrico (PLA). É investigado a viabilidade da utilização de uma lente de Fresnel em ligações backhaul a 60 GHz. É feito também a comparação de lente de Fresnel compatível com impressão 3D com uma solução baseada em inserções metálicas. Por fim, implementa-se uma versão dielétrica da lente de seguimento mecânico proposto pelos orientadores desta tese para a banda Ka.

3D printing is becoming a new trend in the lens design to device cost effective solutions in the microwave and millimeter-wave regions. This technology is in constant evolution. In the current state-of-art, the available 3D printing materials and printers still have some limitations that need to be tackled in the design process. This work presents a systematic evaluation of several lens projects that are compatible with the available 3D printer of our research institute, Instituto de Telecomunicações. Accordingly, the proposed lenses are constituted by a single dielectric (PLA). It is investigated the feasibility of using a 3D printed Fresnel lens for a backhaul connection at 60 GHz. Moreover, a comparison of an all dielectric Fresnel lens with an equivalent solution based on metallic insertions is performed at 30 GHz. Finally, the scanning properties of an offset Fresnel lens are analyzed at 30 GHz, following a new mechanical steering solution recently proposed by the supervisors of this thesis.