随着5G/6G通信、卫星互联网等技术的快速发展，相控阵天线因其波束快速扫描、多波束成形等优势，逐渐从军事雷达、卫星通信向移动终端渗透。然而，移动终端对功耗、尺寸和成本的严苛要求，成为相控阵天线普及的核心挑战。低功耗与高集成技术成为推动相控阵天线向移动终端渗透的关键，其核心突破方向如下：
一、低功耗技术：从芯片到系统的全链路优化
硅基工艺替代砷化镓工艺
传统相控阵天线多采用砷化镓（GaAs）工艺实现移相器、功率放大器等核心部件，但成本高、集成度低。硅基CMOS工艺通过集成多通道射频芯片，显著降低功耗和成本。例如，硅基芯片通过集成多级输入开关和输出合成网络，实现单通道移相器数量的动态变化，在满足波束数量需求的同时降低开关损耗，从而减少整体功耗。光控技术突破电调限制
光控相控阵天线通过光敏材料（如砷化镓光敏电容薄膜、光敏电阻）实现光致微波幅相调谐，替代传统电调机制。例如：- 光致微波调谐：利用光控微波开关、光调微波移相器等器件，突破电调天线因复杂天馈网络和精密半导体制程导致的增益、频率、阵列规模限制。
- 低功耗光互联：光调制器、光开关等器件的发展，使“光互联”逐渐替代“电互联”，降低高速信息传输的链路损耗，进一步减少功耗。
动态波束管理与能效优化
- 波束凝视技术：通过实时监测用户位置和信道状态，动态调整波束指向和功率分配，避免无效扫描和能量浪费。
- 多波束协同传输：在毫米波频段，利用大规模MIMO技术生成多个独立波束，通过空间复用提升频谱利用率，同时降低单波束的发射功率。
二、高集成技术：从分立元件到系统级融合
- 芯片级集成：SoC与SiP技术
- 基带SoC芯片：集成数字信号处理、调制解调、协议栈等功能，支持软件定义无线电（SDR），实现多协议兼容和灵活配置。例如，思朗科技自主研发的UCP4008基带SoC芯片，基于MaPU内核架构，支持DVB协议和5G NTN协议演进，同时通过优化算法和架构设计实现低功耗。
- 射频系统级封装（SiP）：将移相器、功率放大器、低噪放等射频前端器件集成于单一封装，减少互连损耗和尺寸。例如，硅基芯片通过片内集成多级移相器和功率合成网络，实现单芯片支持多波束生成。
- 天线阵列与封装技术融合
- 共形天线设计：将天线阵列与设备外壳共形，降低剖面高度并提升集成度。例如，手机直连卫星场景下，星载相控阵天线采用堆叠集成架构，通过双频共口径圆极化天线阵设计，实现L/S/C频段兼容。
液晶/相变材料调制：利用液晶的电光效应或相变材料的晶态-非晶态转换，实现折射率动态调控，替代传统机械旋转或电调移相，进一步缩小天线尺寸。
- 模数混合波束成形架构
- 模拟波束成形（ABF）：在射频域通过移相器实现波束指向控制，结构简单、功耗低，但灵活性较差。
- 数字波束成形（DBF）：在基带域通过数字信号处理实现波束赋形，支持多波束、自适应干扰抑制，但功耗和成本较高。
- 混合波束成形（HBF）：结合ABF和DBF优势，在靠近天线的模拟域实现粗略波束控制，在基带域实现精细波束赋形，平衡性能与功耗。例如，手机直连卫星场景下，HBF架构通过减少ADC/DAC数量，降低数据接口复杂度，同时支持多波束覆盖和快速切换。
