日本电气硝子宣布:开发出了支持“5G”的玻璃材料天线 可高效收发高频段电波

7月2日消息，日本电气硝子宣布开发出了支持高速通信标准“5G”的玻璃材料天线，特点是可以高效收发容易衰减的高频段电波，设想将设置于大楼的窗户和汽车前窗玻璃等处。

该企业力争抓住扩大5G通信区域的需求，加快玻璃天线商品化。据悉，开发的天线使用“相对介电常数”(值越低代表电波衰减越小)全球最小的玻璃基板，由于是透明的，因此可在不影响建筑物的景观和汽车设计的前提下设置。

日本电气硝子还开发出了玻璃材质的电波中转装置，能够设置在墙壁上，实现室内与室外的电波通信，改变电波的方向等。与主流的树脂材质等相比，具有紫外线导致的劣化更少等优点。

据报道，近日，日本政府提出“数字田园都市国家构想”基本方针草案，草案指出，截至2023年底要将5G移动通信系统网的人口覆盖率提升至95%，截至2027年底，可进行高速互联网通信的光纤线路要覆盖99.9%家庭。

CINNO Research 产业资讯，日本电气硝子株式会社(Nippon Electric Glass)6月23日在其官网发布消息称，为应对5G毫米波无线通信技术需求，研发了一款玻璃基板材质的透明天线和一款采用了电波透镜(Lens)的无源中继器(Repeater，注1)。以上两款产品均会在6月29日一7月1日于东京国际展览中心(Big Sight)举办的“第五届5G通信技术展览会”上展出。

5G主要使用Sub6(6GHz以下 )和毫米波(28GHz)两个通讯频段的信号，而可以确保宽带宽的毫米波是实现高速通信的必要条件。但是，毫米波段的电波由于具有大气衰减明显、障碍物穿透力较低的特性，因此需要解决这两点问题才可以使毫米波覆盖更广的区域范围。

日本电气硝子通过在一种具有全球最低(注2)相对介电常数(注3)4.0和介电正切(注4)0.002的透明玻璃基板上涂覆天线线路(Antenna Pattern)，制作了此款透明且高效的天线。由于玻璃基板可现实大尺寸化，因此不仅有助于提高天线的产出(如可在单片玻璃基板上制作出多个天线产品)，还可以在单片玻璃基板上制作出不同波段(Band)的天线。

由于是透明天线，因此可以在不破坏安装场所设计特性、原始景观的前提下，对其赋予天线功能。同时也可以安装在窗户、墙壁、显示屏、汽车等诸多场所。

此次研发的另一款产品为由两个电波透镜(Lens)和导波管构成的中继器。利用该中继器，即使存在墙壁、窗户玻璃等障碍物遮挡信号，也可以在不使用电源的情况下交换信号、改变信号方向。通过改变透镜(Lens)的形状，既可沿某个固定方向发射信号、也可广范围反射信号。此外，由于是玻璃材质，因此不易发生因紫外线引起的老化问题， 可在室内室外等诸多场所长期稳定使用。

日本电气硝子希望通过将此次研发的两款新产品推向市场，为推扩和普及毫米波段信号使用范围做出贡献。全球化工行业的领先企业SABIC公司推出了LNP Thermocomp OFC08V化合物，这种材料非常适用于5G基站偶极天线和其他电气/电子应用。

这种新的化合物可以帮助业界开发轻质、经济、全塑的天线设计，促进5G基础设施的部署。在城市化和智能城市不断发展的时代，迫切需要广泛提供5G网络，为数百万居民提供快速、可靠的连接。

“为了帮助实现5G更快的速度、更多的数据负载和超低延迟的承诺，射频天线制造商正在革新他们的设计、材料和工艺。” 相关人员说。

“我们正在帮助我们的客户简化射频天线的生产，这些天线在有源天线单元内的阵列中使用的数量数以百计。我们最新的高性能LNP Thermocomp化合物不仅有助于通过避免后期加工来简化生产，而且还可以在多个关键领域提供卓越的性能。通过不断开发用于5G基础设施的新材料，SABIC旨在加速这一下一代网络技术的扩展。”

LNP Thermocomp OFC08V化合物是一种基于聚苯硫醚(PPS)树脂的玻璃纤维增强材料。它具有使用激光直接成型(LDS)的优异电镀性能、强大的层粘性、良好的翘曲控制、高耐热性以及稳定的介电和射频(RF)性能。这种独特的性能组合可以实现可注射成型的新型偶极子天线设计，与传统的印刷电路板(PCB)组装和塑料的选择性电镀相比，具有优势。

全面的性能优势

新的LNP Thermocomp OFC08V化合物是为可用于使用LDS的金属电镀而配制的。该材料具有较宽的激光加工窗口，既便于电镀，又能保证电镀线宽的均匀性，有助于确保稳定和一致的天线性能。塑料层和金属层之间的强大附着力避免了分层，甚至在热老化和无铅回流焊接之后也是如此。与竞争性的玻璃纤维增强型PPS牌号相比，改进的尺寸稳定性和较低的翘曲度有助于在LDS期间实现金属镀层的顺利固定，以及准确的装配。

由于这些特性，LNP Thermocomp OFC08V化合物已被德国激光制造解决方案供应商LPKF Laser & Electronics列为该公司材料组合中经认证的，用于LDS的热塑性塑料。

“用玻璃纤维增强的PPS制成的全塑偶极天线正在取代传统的设计，因为它们可以减轻重量，简化装配，并提供更高的电镀均匀性。”相关人员说，“然而，传统的PPS材料需要一个复杂的金属化过程。为了应对这一挑战，公司开发了一种新的、专门的PPS基化合物，具有LDS能力和高强度的结合力。”

目前广泛使用的复杂的塑料选择性电镀工艺涉及多个步骤，支持LDS的LNP Thermocomp OFC08V化合物提供了更大的简单性和更高的生产力。在零件注塑成型后，LDS只需要进行激光成型和化学镀。

该天线主要适用于两类覆盖场景：室内覆盖和街道覆盖。对于室内覆盖，可作为室分天线部署于天花板和门框等之上;对于室外街道覆盖，可固定于窗户玻璃内侧，透过窗户玻璃往外打，覆盖街道。

在工程实施方面，玻璃天线可通过透明支架安装于玻璃窗上，再通过4根小型射频线缆拉远连接RRU，可最大程度达到隐藏效果，确保环境美观。

为了更好的将5G信号穿透过窗户玻璃，实现更远距离的室外覆盖，还需在窗户玻璃和“玻璃天线”之间加装一层叫GIL(Glass Interface Layer)的界面层，该界面层可以有效抑制信号反射和衰减，且具备隔热和隔音功能。

关键词： 日本电气硝子 玻璃材料天线 相对介电常数 高频段电波