电控漏波天线开辟卫星通信终端天线新路径
人民邮电报
卫星互联网作为空天信息新基建的核心载体,正重塑天地一体化通信格局,成为全球科技与产业竞争的前沿赛道。随着国内低轨卫星星座组网加快推进,卫星互联网产业加速从试验验证迈向规模化商用。在星座组网、星地融合、行业应用落地齐头并进的同时,终端侧短板逐步凸显。卫星通信终端天线作为星地链路的关键一环,已经成为产业规模商用的瓶颈。在2026年中国国际信息通信展览会卫星互联网论坛上,北京交通大学教授李铮剖析了当前卫星互联网规模化商用进程中,终端天线面临的现实痛点和难点,介绍了具有工程价值的电控漏波天线国产技术方案,为破解终端天线高成本难题提供了新思路。
当前,卫星互联网进入规模化部署阶段,以相控阵为代表的电扫天线出货量已超过传统机械扫描抛物面天线。李铮表示,机械扫描天线存在过顶盲区,难以满足车载、机载等移动中的卫星地面站通信系统(以下简称动中通)的业务需求,未来电扫天线将成为市场发展的主流方向。
在李铮看来,面向卫星通信的终端天线,需要同时满足六项硬性需求:一是快速的波束调控,能够支持动中通情况下的实时对星;二是低剖面,需要有轻薄化的设计适应车载、机载、船载等不同场景的需求;三是低功耗,需要降低整机功耗,节约用电;四是低成本,这是商业化大规模部署最关键的条件;五是宽频段,具备宽带工作能力,适配Ku、Ka高频段通信需求;六是极化捷变,适配不同平台线极化、双元极化的要求。
“传统机械天线存在剖面高、扫描速度慢的短板,传统相控阵虽然综合性能突出,但成本较高、功耗较大。目前市面上现有的各类技术方案很难同时兼顾全部六项指标,这是卫星互联网规模化商用必须破解的现实难题。”李铮表示。
李铮介绍,目前行业主流天线技术包含抛物面机械天线、VICTS机械电扫阵、有源相控阵、液晶相控阵、电磁超表面相控阵和电控漏波天线六大类,“但不同技术路线各有长短,没有一条技术路径能够适配卫星通信全部的应用场景。”
电控漏波天线也被业内称为电控全息天线,核心原理是行波在向前传递的过程中遇到了周期性的漏波结构,会产生一个漏泄场,如果在天线表面上加载一些扰动单元,控制这些扰动单元的工作状态,就可以调控波束的空间指向,进而实现波束扫描。
李铮表示,不同于有源相控阵对每一个辐射单元单独移相,电控漏波天线依靠调控空间谐波,实现波束扫描,省去了T/R芯片与复杂的馈电网络。在同等性能水平下,该方案成本约为相控阵的50%、功耗为60%、重量为70%。李铮强调,电控漏波天线并非要完全替代有源相控阵。有源相控阵性能上限更高,在高端特种场景依然是最优选择。
放眼整个产业,卫星互联网规模化部署进程加速,但终端成本居高不下已经成为制约产业发展的重要因素。行业迫切需要多元化的技术方案,构建分层分级的终端产品供给体系,匹配不同层级市场的需求。
李铮表示,电控漏波天线想要真正走向市场,仍要攻关五个关键技术点:一是宽带多频共口径,需要宽带化来适应Ku和Ka频段的带宽;二是高增益、低损耗,提升天线的效率跟有源相控阵对标;三是波束控制与斜视抑制,需要独立开发波束控制算法;四是极化捷变和多极化,以适配卫星通信中的极化场景;五是样机研制与应用。
李铮进一步介绍,针对Ku、Ka卫星通信频段,团队攻克宽带多频共口径技术,拓展天线工作带宽,满足卫星通信大带宽传输需求。针对天线高增益与低损耗的实现方法,团队通过结构工艺优化提升天线增益与辐射效率,以及采用免压合的偏置网络简化工艺流程,进一步提升集成化水平,目前已研发了Ka频段高增益电扫漏波天线以及Ka高增益圆极化卫星通信终端天线。此外,在播控编码算法方面,团队将波束扫描范围大幅拓展至±60°;在工程化落地方面,累计研制20余款面向不同场景的样机。其中,面向通信企业打造的低成本卫通终端,实现成本缩减50%以上。
“卫星互联网产业发展,不能只依靠单一技术路线,高校科研应当输出多元化技术,推动产业技术供给百花齐放。”李铮表示,后续将面向更高增益、深度集成方向,推动天线与射频前端、基带深度融合,开发一体化终端,攻克多波束同时跟踪多颗卫星的关键技术。