东南大学洪伟院士等，卫星通信重大突破。

东南大学洪伟院士等，卫星通信重大突破。

6G空天地海一体化网络，低轨（LEO）卫星通信被寄予厚望，然而其规模化发展易受终端的技术桎梏掣肘。传统采用收发分立架构的相控阵，存在体积臃肿、成本居高不下的问题，难以契合LEO卫星通信终端对轻量化、小型化的设计需求；而虽被视作更优解决方案的共口径相控阵，却会因耦合、散射及阴影效应引发阵列性能大幅衰减，同时高密度双频有源前端的集成技术，也始终是行业内亟待突破的技术难关。针对这一系列问题，5G与6G公众号（ID：angmobile）注意到东南大学洪伟院士团队最新成果提出K/Ka波段平面共口径有源相控阵（ASAPA）设计方案，通过拓扑与集成工艺的协同创新，系统性突破LEO卫星通信终端设计的技术瓶颈，为大容量LEO卫星通信链路搭建起高性能、小型化的硬件基础。

总体看，上述成果突破了LEO卫星通信终端在拓扑设计、高密度集成、热管理、信号传输等方面的核心技术瓶颈，所提出的ASAPA方案，5G与6G公众号注意到既保证了大容量链路所需的高收发隔离度、高信号完整性、高接收灵敏度，又实现了终端的小型化与低成本化，为LEO卫星通信大容量链路的规模化构建奠定了硬件基础。该方案也为异频共口径有源相控阵设计提供了通用框架，有望加速高能效、低成本卫星网络的部署。

图1 从左到右：(a) 毫米波低地球轨道卫星通信的应用场景；(b) 三明治结构印刷电路板层压工艺的原理示意图；(c) 共口径有源相控阵的详细层压结构。

LEO卫星通信终端的核心瓶颈

体现于三方面，均直接影响大容量链路的实现。

首先，传统共口径拓扑存在固有缺陷，嵌入式、堆叠式、交错式拓扑受阴影、散射、互耦效应影响，存在严重带间干扰与辐射方向图畸变，在K/Ka波段1:1.5的频比下，无法兼顾无栅瓣宽角度扫描与有源单元方向图（AEP）一致性，难以满足LEO卫星与终端7.8km/s相对速度下±60的波束扫描需求。

其次，集成与制造难度大，分立的K/Ka波段收发阵列导致终端体积翻倍、成本居高不下，而瓦片式相控阵的高密度集成又带来垂直射频互连复杂、PCB层数超出制造限值的问题，毫米波系统200W/cm的局部热流密度还引发了严峻的热管理挑战。

第三，有源相控阵多通道幅相不一致、收发隔离度不足，易引发串扰且信号完整性差，制约高速率、大容量的数据传输。

东南大学洪伟院士团队两大核心创新

针对上述瓶颈，研究团队提出两大核心创新方案，并辅以配套优化策略，实现了全维度技术突破。

基于部分单元复用（PER）的共口径拓扑是核心突破点，5G与6G公众号了解到该方案将50%的双频双极化单元复用于同时收发（STAR）操作，通过正交极化而非物理分离实现收发隔离，消除了阴影、散射与严重互耦效应，同时采用混合晶格设计，满足K/Ka双波段无栅瓣宽角度扫描要求，还将阵列单元数量减少33.3%，保证了AEP的高度一致性，从根源上解决了传统拓扑的方向图畸变问题。

此外，三明治结构PCB的3D集成工艺则破解了集成与热管理难题，将功能模块划分为天线、耦合器、有源电路三层独立PCB，通过球栅阵列（BGA）实现互连，把单块PCB最大金属层数从20减至10，简化了垂直互连设计，而BGA形成的嵌入式气隙还构建了自然散热通道，有效解决了毫米波系统的热堆积问题。此外，研究团队研发的全自动幅相校准系统，5G与6G公众号了解到将发射、接收通道的均方根相位误差从92.8、95.9分别降至6.2、7.1，解决了多通道幅相不一致问题；通过天线与耦合器的联合优化，还进一步提升了极化转换效率与信号传输的稳定性，保障了收发隔离度。

支撑构建大容量LEO卫星通信链路

总体看，相关成果可为构建大容量LEO卫星通信链路提供关键技术支撑，5G与6G公众号注意到其各项性能指标均精准匹配大容量链路的核心需求，且实现了性能、小型化、成本的统一。

在波束性能上，收发阵列均实现两个正交平面 ±60宽角度扫描，扫描损耗均低于5dB，满足LEO卫星动态跟踪的核心要求；

在发射性能上，Ka波段峰值1dB压缩点有效全向辐射功率（EIRP）达54.2dBm，带外抑制比超35dB，实现了超高收发隔离度，彻底规避了串扰风险；

在接收性能上，K波段峰值增益噪声温度比（G/T）达- 5.06dB/K，超高的接收灵敏度保障了微弱信号的有效接收；

在信号完整性上，发射链路对400MHz 64QAM 调制信号的误差矢量幅度（EVM）控制在3.5%以下，可稳定支撑高速率数据传输。

同时，研制的原型机尺寸仅91mm×91mm，剖面6.15mm，实现了终端的轻量化、薄型化，分层工艺还大幅降低了制造成本，提升了生产良率，适配移动平台的部署需求。