2026年3月25日下午，北京大学电子学院前沿论坛第98期讲座成功举办。本次讲座特邀北京交通大学电子信息工程学院教授李雨键主讲。李教授为大家分享了题为“三维集成毫米波天线与阵列”的精彩报告，40余名师生参与了本次讲座。

李教授在报告开篇强调了天线在无线系统中的核心地位，并指出要释放毫米波潜力，必须从二维集成转向三维集成技术。该技术通过在垂直方向堆叠辐射单元、馈电网络等组件，能在芯片级空间内构建完整天线系统，是实现设备小型化与高性能的关键路径。然而，三维集成也带来了复杂的电磁环境挑战：信号需在多层异质介质中穿行，被密集的金属互连结构包围，并与各类非理想边界相互作用。这导致了宽带稳定辐射机理不清、损耗特性复杂、电磁耦合调控困难以及立体互联难度大等一系列问题。

随后，李教授介绍了宽带互补源天线。其核心是让电流源与磁流源在空间上紧密共置、互补工作。针对毫米波三维集成的需求，李教授团队基于该原理，采用直接传输线激励，提出了边射和端射两类集成化设计方法，成功研制了频率覆盖24GHz至1THz的系列天线，攻克了高频集成化难题，并实现了天线的小型化。最后，基于对集成化阵列导波机制与辐射盲角机理的阐释，团队研制出宽带宽角扫描毫米波互补源相控阵，在24-31GHz频段内实现了±60°双极化扫描。

围绕大规模无源多波束网络，李教授分享了团队的最新进展。他指出，传统二维集成方案难以实现高效三维集成与扩展。为此，团队创新提出层叠基片内的垂直集成波导传输结构，解决了多层信号低损耗互连的难题。为应对高密度多波束挑战，团队进一步提出折合三维空间馈电的平行板双反射面天线一体化集成方法。该方法将传统大型馈电喇叭与反射面集成于紧凑的平行板波导空间内，实现了低损耗、高密度的多波束辐射，并成功研制出具备±60°宽角扫描能力的三维集成平行板反射面多波束天线。

李教授还展示了团队在三维打印宽带高增益阵列方面的研究。针对传统高增益天线难以兼顾小型集成、宽带宽与低损耗的局限，团队引入金属三维打印技术，利用其极高的设计自由度，将辐射单元、低损耗馈电网与结构件一体化成型，突破了传统工艺约束。通过系统研究打印表面粗糙度并建立精确模型，李教授团队成功将30dBi以上阵列的辐射带宽从30%提升至60%。

最后，李教授介绍了模式复合跨波段多频天线。其核心是模式复合波导：通过在传统基片集成波导中引入周期性结构，使其在不同频段呈现不同的等效边界条件，从而在同一物理结构中支持不同模式的传输。基于该理论，团队建立了大频率比异频多通道融合的设计方法。通过加载金属壁和电磁带隙单元等结构，可实现多个远隔频带信号的高效、独立传输与处理。该方法成功克服了大频率比信号在共口径天线中的相互干扰，为紧凑型跨波段多频天线系统提供了关键技术支撑。

在互动环节，现场老师和同学们踊跃提问，问题涉及到大规模无源馈电网络中的电路具体分析方法，三维打印高增益天线过程中遇到的难点，跨波段多频天线在实验测试中的实际表现等。李教授逐一解答，现场讨论气氛热烈。与会师生表示本次讲座开拓了大家的视野，对于三维集成毫米波天线这一天线研究中的前沿领域有了更多的了解。报告结束时，电子学院张志勇教授为李教授颁发了北京大学电子学院前沿论坛纪念牌，参会人员合影留念。