隨著相控陣産品更加輕量化、成本進一步降低，其將在衛星、無人機、地面通信乃至無人駕駛等各個軍事、民用領域迸發出巨大價值。

徐鳴

　　不久前，天問一號探測器成功著陸火星。據媒體公開報道，助力著陸的一款神器是我國自主研發的相控陣産品。

　　相控陣一般指相控陣天線技術。據説，最早發現“天線”的，是一位名叫威爾的學者，他為了驗證電波是否可以穿過桌面，把發射機放在桌底下，再將接收機吊在桌子上方的天花板上，結果吊著接收機的導線，竟讓接收效果好了許多。後來，很多科學家圍繞天線作出改進優化，讓天線逐漸應用于生活。

　　1957年，世界第一顆人造衛星上天，標誌著人類進入了航太時代。航太技術的發展讓天線變得更能幹、更強悍，使它可以精密跟蹤、適應復雜的太空環境等。在過去數十年，像“鍋”一樣來回轉動的天線已經取得非常成熟的技術進步，廣泛應用于衛星通信、衛星遙感以及其他探測雷達等領域。

　　近年來，衛星技術的快速發展和地面毫米波的應用，都對天線的重量、體積、便攜性、一體化設計等提出了更高的要求，特別是航太航空、中低軌衛星互聯網領域均需要智能、輕量化的天線。電子電腦、微電子技術和現代材料的發展，讓符合當下行業和經濟發展的相控陣天線應運而生。

　　相控陣的完整表達是：相位-控制-天線陣列。通俗來説，過去的機械天線，類似收信號的“鍋”，要和低軌衛星進行持續連接非常困難，因為衛星在軌道上不停地快速運動，要跟蹤快速運轉的衛星，並迅速從跟蹤一顆衛星切換到另一顆，很難在不造成通信中斷的情況下使用單個天線連續跟蹤衛星。而相控陣天線，則無需機械轉動，只通過遙控信號相位，就可以調整信號的方向來對準衛星，並可以實現一副天線支援多顆星同時工作，非常有利于中低軌衛星通信，其優點包括天線厚度薄、信號指向靈活迅速等。

　　研發出高品質、低成本的相控陣天線並不容易。首先，相控陣的研發技術門檻高，天線及微波射頻技術需要長期的積累沉淀；其次，相控陣産品研制投入大，器件及供應鏈成熟度低；此外，相控陣産品的工程實現涉及多個産業，實現難度大。

　　相控陣有什麼用呢？根據具體應用場景，相控陣天線可分為雷達相控陣與通信相控陣等，文章開頭提到的火星探測器中的相控陣應用，就屬于雷達相控陣，而應用于通信衛星的相控陣天線等，屬于通信相控陣。星載相控陣擁有可以快速準確改變波束方向的能力，是與地面進行通信的最佳天線，也是提高通信衛星性能、推動其便捷應用的重要方式。

　　以美國SpaceX公司的“星鏈”為例。在過去兩年時間裏，該計劃發射超過1600顆衛星，並開始為北美用戶提供服務，相控陣技術就是“加速度”之一。

　　當前，得益于整合晶片技術的進步，相控陣天線可以做到極高的整合，進而實現天線輕量化。對于星鏈用戶而言，應用相控陣的終端使用起來十分便捷，終端是直徑大概只有0.48米的圓碟，而使用星鏈上網的成本也降到了家庭用戶可以承受的程度。

　　從全球來看，美國與歐洲（主要是德國）在相控陣技術方面處于領先地位。雖然中國起步相對較晚，但發展十分迅速。

　　隨著相控陣産品更加輕量化、成本進一步降低，其將在衛星、無人機、地面通信乃至無人駕駛等各個軍事、民用領域迸發出巨大價值。未來，相控陣天線有望完美融入人們生活。比如汽車的車頂就可能嵌入相控陣天線，隨時與衛星進行通信；甚至在更遠的未來，身上穿著的衣服可能就是電腦螢幕，而這樣的衣服也很有可能嵌入了相控陣天線，進行信號的收發和探測。

來源：2021年6月16日出版的《環球》雜志 第12期

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