近日,位于北京的中国航天科技集团一院通信研发团队联合配套单位,在下一代空天地一体化通信核心技术领域取得里程碑式突破,自主完成超表面电磁调控工程化功能样品全套研制,实现设计、材料、微纳加工、算法控制全链条 100% 自主可控,一举打破海外对高端电磁调控器件长期技术垄断,为我国 6G、低轨卫星互联网筑牢底层硬件根基。
超表面电磁调控技术是公认的下一代通信 “核心中枢”,被业内称作可编程电磁智能 “信号透镜”。其依靠人工精密排布的二维微结构单元,可实时动态调控电磁波相位、幅度、传播方向与极化方式,精准实现信号定向增强、盲区补盲、波束灵活切换,是毫米波通信、星地中继、航天智能探测不可或缺的关键器件。长期以来,高端超表面阵列的精密工艺、底层控制算法、低损耗介质材料被国外企业封锁,进口设备造价高昂、交付周期长,严重制约商业卫星组网、地面 6G 基站规模化落地,成为我国高端通信装备发展的关键 “卡脖子” 短板。
自项目启动以来,这支北京航天攻关团队锚定航天型号刚需与通信产业国产化目标,直面微结构高精度加工、多频段兼容、低功耗电控、高低温航天环境适配四大技术难题,开展数百轮仿真迭代、材料配比试验与电磁暗室校准测试。研发人员攻克大面积阵列一体化成型、多单元同步协同调控、轻量化集成等多项原创工艺,摒弃传统通信设备复杂硬件堆叠方案,构建起低成本、高可靠、易量产的全新技术体系,顺利完成首版工程化样品验证,完整打通从理论仿真到实物成品的研发闭环。
实测数据显示,该国产超表面样品性能实现跨越式提升:同等通信覆盖范围下,信号覆盖能力提升 40% 以上,可高效消除楼宇、山地遮挡形成的通信盲区;单片区组网部署可减少大量前端天线设备投入,硬件综合成本降低 50 万元;依托全新自研架构,卫星、毫米波通信终端量产成本从传统万元级降至千元级别,彻底解决高端通信装备成本过高、难以普及的行业痛点。同时,样品具备小型化、低功耗、多频段兼容优势,既适配火箭、卫星、空间站等航天平台天地通信中继,也可直接落地 5G/6G 毫米波基站、低空无人机组网、远洋应急通信等民用场景,军民两用价值突出。
业内专家表示,此次北京航天团队推出自主可控超表面电磁调控样品,标志着我国摆脱高端电磁调控器件对外依赖,正式从实验室基础研究迈入工程化、产业化落地阶段。该成果将有力支撑我国低轨卫星互联网大规模建设,加速 6G 空天地一体化通信网络布局,同步带动微纳制造、射频电子、智能信号处理上下游产业链协同升级。
下一步,团队将持续优化样品量产工艺,开展多型号航天搭载验证与地面商用试点,迭代推出轻量化、大阵列、宽频段系列化产品,持续挖掘超表面技术在深空探测、星间高速互联、智能雷达探测等领域应用潜力,以航天自主创新夯实我国新一代通信产业核心竞争力。