2024卫星通信天线权威测评：全息数字相控阵技术深度解析

来源：科技日报

南京信息工程大学与南京中网卫星通信股份有限公司的联合研究，近期在卫星通信地面终端技术上取得关键突破。团队成功研发出玻璃基全息数字相控阵技术。这项技术将天线阵列集成于特种玻璃基板，无需机械转动，即可在毫秒级时间内完成波束赋形与卫星精准对准，实现全域高速通信，标志着高性能、低成本相控阵天线的工程化成为现实。

“这并非普通玻璃，而是卫星通信的‘超级天线’。”南京信息工程大学电子与信息工程学院院长张治中手持样机介绍。其技术核心在于，通过全息数字控制技术，将天线阵列“印制”在玻璃基板上，实现波束的灵活、精准控制。其原理类似于精确操控液晶屏幕的每一个像素，从而彻底取代了传统庞大且易损的机械转动装置。

这项原创性技术成功打破了国外在先进相控阵领域的长期垄断，使我国卫星通信地面终端迈入可规模化量产的新阶段。它为低空经济、应急救援、天地一体化网络等战略领域，提供了自主可控的核心硬件基础。

一场产学研深度融合的技术突围

成果的诞生，遵循了“基础研究—技术攻关—产品开发—市场应用”的全链条转化路径。高校团队主导核心算法、系统设计与仿真验证，企业方则聚焦工程实现、供应链整合与产业需求对接。这种深度绑定的合作模式，有效加速了前沿技术从实验室走向市场的进程。

然而，研发初期便面临两大挑战：一是关键特种材料遭遇国际禁运，二是缺乏成熟可靠的数学模型作为设计依据。

“核心材料采购受阻，电磁仿真软件的精度不足，波束控制算法也需从零构建。”张治中表示，项目一度因此停滞。为突破封锁，企业联动国内面板厂商定制开发材料；研发团队则深入苏州、上海等地工厂，专项攻克芯片与玻璃基板的高精度键合工艺。

转机出现在2025年11月。在企业实验室的一次联调中，天线旋转灵敏度与极化指标突然达到预设标准。

“我们曾反复排查波束控制算法，最终发现症结在于一个极其微小的硬件瑕疵。”南京信息工程大学博士生刘涛回忆，“当这个隐患被排除的瞬间，所有人都意识到——技术路径走通了。”

南京中网卫星通信股份有限公司副总经理李玮强调：“企业的工程化能力与高校的前沿算法研究形成了互补。基于长期积累的信任，样机得以快速转化为可量产的产品。”目前，该技术已完成原理验证，进入工程化与小批量试产阶段，实现了从核心材料、芯片设计到流片制造的全链条自主可控。

“玻璃天线”引发的通信形态革命

玻璃基全息数字相控阵技术，正在引发通信终端形态的根本性变革。

传统卫星地面站依赖抛物面天线（“大锅”），通过机械转动追踪卫星。其体积庞大、成本高昂、机械结构复杂且维护困难，难以适配消费级移动场景。

相比之下，新型玻璃基全息数字相控阵具备可弯曲、耐高温、抗振动的特性，可像贴膜一样集成于汽车玻璃、飞机舷窗、无人机机身或单兵装备表面，实现无死角的卫星宽带接入。其毫秒级波束切换能力，支持同时跟踪多颗低轨卫星，完美满足车载、船载、机载等“动中通”的高动态要求。

“传统有源相控阵的部分核心部件仍受制于人，而玻璃基全息技术能充分利用国内成熟的面板制造工艺。”李玮指出了产业优势。全球超过70%的面板产能位于中国，这为改造现有显示产线以生产此类功能玻璃，提供了强大的产业基础。

成本与普及性实现关键跨越。“过去卫星终端价格高达数万元，未来有望降至千元级别，推动卫星通信走向大众消费市场。”李玮分析，玻璃基全息数字相控阵的成本约为传统方案的十分之一，功耗更低，其可靠性已接近消费电子水平。

在具体应用场景中，其优势更为显著：在海洋领域，全固态、免维护的玻璃天线将大幅提升设备可靠性，降低高昂的海上维修成本；在低空经济领域，无人机可轻松集成这种轻薄天线，实现全域无缝通信。

目前，该技术已在应急救援、远洋渔业、偏远地区通信及低空经济四大场景实现初步应用。一场由“玻璃天线”驱动的通信革命，正在拉开序幕。