随着5G/6G网络、军事通信、卫星导航及航空航天等领域的快速发展，对高速、高容量通信的需求呈现爆发式增长。在这一背景下，相控阵技术作为信号传输、接收和处理的核心手段，正面临新的挑战与机遇。传统相控阵系统的发展已不再局限于扩展工作带宽和消除波束斜视，而是需要建立以用户为导向的波束形成架构，实现更小的体积、重量和功耗（SWaP），并提升收发组件的效率与灵活性。
光子真时延（TTD）补偿技术曾是相控阵系统中的主流解决方案，但其局限性日益凸显。一方面，TTD方案通常针对特定波束设计，难以适应6G通信中多用户、多方向的实际场景需求；另一方面，大型阵列对延时波导储备和调谐范围的要求极高，导致功耗、插损和体积显著增加。系统后端对模数/数模转换器（ADC/DAC）的带宽需求远超现有技术能力，数字信号处理（DSP）单元的计算规模和功耗也面临巨大压力。
针对这些难题，北京邮电大学的研究团队提出了一种基于微波光子学的宽带信道化相控阵接收机方案。该方案通过将工作频带划分为多个窄带信道，并在每个信道内独立移相实现波束形成，有效解决了传统方案的灵活性不足和资源消耗过高的问题。相关研究成果以“Broadband phased array receiver based on microwave photonics channelization”为题发表。
这一创新架构的核心在于级联的强度-相位调制器，它能够生成具有多个梳齿的光频梳。这些光频梳经放大后被解复用器分成多路，每路分别调制来自不同阵元的接收信号，再复用到一起。通过周期性窄带滤波器阵列（PNFA）的信道化处理，宽带信号被分解为多个窄带信号。同时，每个信道的本振光频梳经过可调光延时线进行相位加权，使不同频率的光载波在经过同一段延时后附加不同的相位。最终，信号与本振梳通过平衡探测器下变频，得到相权调控后的各阵元信号的相干叠加。
实验表明，该系统在4–12 GHz的工作带宽内实现了无波束斜视的波束形成。通过调节每个信道中的延迟量，系统能够同时扫描全空间，且每个信道所需的最大延迟量仅为40 ps，远低于TTD方案的625 ps。这一优势在多波束和大规模阵列场景中尤为显著，不仅大幅降低了系统的SWaP，还为芯片级集成提供了可能。
该研究的创新之处在于将微波光子信道化技术引入宽带相控阵系统，通过并行处理多个窄带信道，实现了资源的高效利用。首先，系统能够以用户为导向，在不同信道中同时独立形成多个波束，满足了点对点通信的多样化需求。其次，虚拟延时相位控制技术显著减少了所需的延时量，降低了系统复杂度。最后，信道化并行窄带输出避免了末端大带宽收发组件的需求，减轻了DSP单元的数据处理负担。
这一成果为5G/6G通信和雷达电子等领域提供了新的技术路径。在实际应用中，用户信号通常以多载波形式分布在不同频段和方向，而该系统能够灵活分配资源，建立用户导向的波束形成网络。随着光电器件集成技术的进步，这一系统有望进一步发展为原理样机或实体芯片，并在新一代电子通信中发挥重要作用。
