隨著5G/6G網絡、軍事通信、衛星導航及航空航天等領域的快速發展，對高速、高容量通信的需求呈現爆發式增長。在這一背景下，相控陣技術作為信號傳輸、接收和處理的核心手段，正面臨新的挑戰與機遇。傳統相控陣系統的發展已不再局限于擴展工作帶寬和消除波束斜視，而是需要建立以用戶為導向的波束形成架構，實現更小的體積、重量和功耗（SWaP），并提升收發組件的效率與靈活性。
光子真時延（TTD）補償技術曾是相控陣系統中的主流解決方案，但其局限性日益凸顯。一方面，TTD方案通常針對特定波束設計，難以適應6G通信中多用戶、多方向的實際場景需求；另一方面，大型陣列對延時波導儲備和調諧范圍的要求極高，導致功耗、插損和體積顯著增加。系統后端對模數/數模轉換器（ADC/DAC）的帶寬需求遠超現有技術能力，數字信號處理（DSP）單元的計算規模和功耗也面臨巨大壓力。
針對這些難題，北京郵電大學的研究團隊提出了一種基于微波光子學的寬帶信道化相控陣接收機方案。該方案通過將工作頻帶劃分為多個窄帶信道，并在每個信道內獨立移相實現波束形成，有效解決了傳統方案的靈活性不足和資源消耗過高的問題。相關研究成果以“Broadband phased array receiver based on microwave photonics channelization”為題發表。
這一創新架構的核心在于級聯的強度-相位調制器，它能夠生成具有多個梳齒的光頻梳。這些光頻梳經放大后被解復用器分成多路，每路分別調制來自不同陣元的接收信號，再復用到一起。通過周期性窄帶濾波器陣列（PNFA）的信道化處理，寬帶信號被分解為多個窄帶信號。同時，每個信道的本振光頻梳經過可調光延時線進行相位加權，使不同頻率的光載波在經過同一段延時后附加不同的相位。最終，信號與本振梳通過平衡探測器下變頻，得到相權調控后的各陣元信號的相干疊加。
實驗表明，該系統在4–12 GHz的工作帶寬內實現了無波束斜視的波束形成。通過調節每個信道中的延遲量，系統能夠同時掃描全空間，且每個信道所需的最大延遲量僅為40 ps，遠低于TTD方案的625 ps。這一優勢在多波束和大規模陣列場景中尤為顯著，不僅大幅降低了系統的SWaP，還為芯片級集成提供了可能。
該研究的創新之處在于將微波光子信道化技術引入寬帶相控陣系統，通過并行處理多個窄帶信道，實現了資源的高效利用。首先，系統能夠以用戶為導向，在不同信道中同時獨立形成多個波束，滿足了點對點通信的多樣化需求。其次，虛擬延時相位控制技術顯著減少了所需的延時量，降低了系統復雜度。最后，信道化并行窄帶輸出避免了末端大帶寬收發組件的需求，減輕了DSP單元的數據處理負擔。
這一成果為5G/6G通信和雷達電子等領域提供了新的技術路徑。在實際應用中，用戶信號通常以多載波形式分布在不同頻段和方向，而該系統能夠靈活分配資源，建立用戶導向的波束形成網絡。隨著光電器件集成技術的進步，這一系統有望進一步發展為原理樣機或實體芯片，并在新一代電子通信中發揮重要作用。
