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太赫茲,為6G開拓更寬廣的“江河”

羅德與施瓦茨中國 ? 來源:羅德與施瓦茨中國 ? 作者:羅德與施瓦茨中國 ? 2022-12-14 15:10 ? 次閱讀

如今,5G技術正以如燎原之勢,覆蓋到各行各業之中。由5G開啟的物聯網IoT)時代,也為我們帶來了嶄新而便捷的科技體驗——醫療、工業制造、消費等等領域都因此受益。

但對于技術戰略家們來說,更具“科幻色彩”的6G,似乎才是開啟未來的秘鑰。自2G技術誕生以來,新技術以10年為周期更新換代,6G時代似乎離我們并不遙遠。但科技迭代背后,往往不是技術的疊加,而需要技術的躍遷。

6G通信背后,就有一個不容忽略的關鍵詞——太赫茲。

太赫茲,6G通信的推手

眾所周知,赫茲(Hz)是頻率計量單位。而太赫茲,其實就是其單位THz音譯過來的稱呼,等于1,000,000,000,000Hz。

在通信領域,其遠高于大家熟知的4G、5G通信頻率。以5G通信為例,它率先開啟了毫米波頻率的使用,通信頻率可達26GHz,不過即使這樣,和太赫茲相比,還是有一定距離。另外由于太赫茲頻率高,頻譜資源豐富,所使用的頻率帶寬就更高,例如單載波帶寬理論上可達10GHz,遠高于常規的毫米波帶寬400MHz。

為便于理解,我們做個類比,毫米波通信相當于涓涓細流,太赫茲通信則類似滾滾江河,太赫茲不僅載“舟”量更高,“航行”速度相比細流快得也不止一星半點。

太赫茲,為6G開拓更寬廣的“江河”

隨著現代科技的發展,包括6G通信在內的各類需求不斷增多,現有頻譜資源可利用空間一再被壓縮,而太赫茲憑自身“超凡實力”逐漸引起重視。

太赫茲 (THz) 的頻率在0.1THz-10THz之間(波長3mm-30μm),屬于微波與光波間的交叉過渡區域,具有光電雙重屬性,例如太赫茲光子能量低、穿透性強,光譜分辨率好,既不完全遵循電子領域的理論,也不完全遵循光子領域的理論,形成了所謂的“太赫茲空隙”,屬于電磁頻譜領域上的新興地帶。

此外,太赫茲頻段包含大量連續的頻譜資源,并因帶寬高,數據速率也更為可觀。因此,太赫茲頻段成為下一代無線通信技術6G的重點研究領域。

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目前在6G標準組織中,關于THz的研究方向主要集中在1THz以下,例如110GHz至170GHz的D頻段及220GHz至330GHz的H/J頻段。更高頻段例如300G-500GHz雖然不是主流,但因為此頻率范圍寬闊,可提供更豐富的頻譜資源,也受到了不少企業/高校的關注,屬于今后的突破目標之一。

太赫茲,不止于6G的遼闊“征途”

伴隨著太赫茲技術的演進,其在光譜和高分辨率成像、通信和感知、大氣遙感和天體物理學等領域,不可替代的優越性逐漸顯露。

通信和感知

太赫茲具備安全性高、傳輸快、穿透性高等優勢,可良好適應通信需求,不僅可用于6G通信領域,還可服務于數據中心內部通信實現降本增效、自動售貨機等自助服務終端與設備內部通信、偏遠地區基礎設施或大容量前傳和回傳中的點對點通信鏈路,亦可通過感知,提供高分辨率的環境地圖以及定位信息。

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光譜和成像

依賴于不同形態物質的物理特征,太赫茲可與其共振對結構、物性等進行探測、分析與鑒定,以“明察秋毫”之勢推動光譜與成像領域的技術革新。

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除此之外,在廣闊無垠的星空之上,太赫茲技術仍有用武之地,比如探測宇宙中難以觸及的分子云等等。

太赫茲,需要更穩定的“航路”

隨著頻率的大幅增加,太赫茲信號的非線性特征表現明顯,需要配套的測試測量設備對太赫茲的射頻參數進行驗證,幫助科研人員分析問題,以便提升太赫茲通信的性能。而這剛好在羅德與施瓦茨的業務“射程”之內,憑借前沿的射頻測試和分析測量設備,推動各行各業向太赫茲時代大步邁進。

器件級的太赫茲測量

通過配套的太赫茲變頻器,R&SZNA矢量網絡分析儀可針對THz器件實現高精度的S參數測量,最高可以支持1.1THz的頻率。

D頻段寬帶信號的產生與分析

利用R&S的變頻器,可將來自R&SSMW200A矢量信號發生器的調制信號上變頻到110GHz-170GHz范圍,并將THz信號下變頻傳輸至R&SFSW信號和頻譜分析儀,分析THz信號的波形、EVM、帶外輻射等不同的射頻參數。

D頻段天線輻射性能測量

使用R&SATS1000暗室的球形掃描解決方案,可對動態范圍的D頻段輻射性能進行測量。

下個十年,我們或將迎來6G時代,這離不開太赫茲技術的大放異彩。隨著太赫茲技術的蓬勃發展,我們有理由相信其將成為未來各行業迅猛向前的奠基石。羅德與施瓦茨將利用自身前沿創新的測試和測量技術,為業界太赫茲發展推波助瀾。

.審核編輯 :李倩

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原文標題:"預"見6G新未來:太赫茲究竟發揮了怎樣的作用?(內附太赫茲技術白皮書下載)

文章出處:【微信號:羅德與施瓦茨中國,微信公眾號:羅德與施瓦茨中國】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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