SUB-THZ最新技術與應用
近日,國內首臺太赫茲/6G大容量無線超網基站在石家莊鐵塔公司試點成功,這標志著中國在太赫茲無線通信技術領域取得了重大新突破。
澳大利亞阿德萊德大學領導的國際團隊開發出首個基于無基板硅基的超寬帶集成太赫茲偏振復用器,并在亞太赫茲J波段(220—330 GHz)中對其進行了測試,該波段可用于6G及未來通信技術。這一創新提高了太赫茲通信系統的效率,并為構建更強大、更可靠的高速無線網絡鋪平了道路。人工智能在太赫茲超材料設計與優化領域的研究進展:人工智能技術在太赫茲超材料器件領域取得了顯著的研究成果,通過自動調整超材料參數和優化結構,成功提升了在傳感、調制、濾波等方面的性能,實現了諸如完美吸收和偏振轉換等特定功能。這些進展顯示了sub-THz技術在通信、傳感、材料科學等領域的廣泛應用潛力,特別是在6G技術的發展中扮演著重要角色。
6G頻譜的太赫茲頻率
5G使用非常高的毫米波頻段,但是6G計劃使用100 GHz 以上的更高頻率,以便滿足相較于5G NR而言更高的數據傳輸速率和更低的延遲需求。
目前,學術界關注使用最高 330 GHz 的頻率進行通信;具體而言,無線行業重點關注 D 頻段(110 GHz 至 170 GHz)和 中頻段頻譜(7 GHz 至 24 GHz)。
6G通信還將使用當前5G網絡支持的所有頻率,例如毫米波頻率和傳統的 Sub-8 GHz 頻段。更重要的是,許多應用可以使用這些頻率,例如無損成像(如安全掃描儀)和光譜學(如材料分析)。
太赫茲通信是6G的技術要素之一,其他技術要素包括通信感知一體化 (ISAC)(也稱聯合通信和傳感 (JCAS))、AI 和 ML以及可重構智能超表面 (RIS)。對于實現最大吞吐量和極低延遲而言,這項技術可能必不可少。此外,太赫茲通信還催生出各種新穎奇妙的應用,例如全息通信。
圖一 5G和6G技術使用的頻段
6G 太赫茲測試挑戰
微波、毫米波和太赫茲技術截然不同。太赫茲頻率為半導體組件帶來了新的挑戰,需要進行額外的信道探測來開發新的信道模型以用于更高的頻率。
新的半導體組件需要開發用于太赫茲頻率范圍,以滿足大規模市場的需求。這些組件必須在高頻條件下具有高輸出功率。這需要更大的帶寬,對半導體行業而言是一個重要挑戰,因為功率放大器(例如單片微波集成電路)等組件會嚴重影響整體系統的工作性能,包括輸出功率、 效率、 帶寬和其他特性。
只有充分了解電磁波傳播的特性,才可能開發出6G中的亞太赫茲通信。因此,對 100 GHz 以上頻率范圍的信道傳播測量的研究非常重要,因為目前這一頻率范圍尚未得到充分研究,其中的信道傳播會受到人體、車輛和雨水等環境條件的嚴重影響?,F有的5G信道模型必須經過驗證和精心調整,以正確反映環境的影響,因此開發創新準確的太赫茲測量儀器成為6G研究中的重要一步。
圖二 毫米波與THz頻譜的特定大氣層衰減
亞太赫茲信號產生與分析
使用SMW200A和FSW頻譜與信號分析儀,配合射頻前端與變頻器,可實現從W波段到H波段的信號產生與分析,頻率范圍覆蓋70 GHz-110 GHz,110 GHz-175 GHz,220 GHz-330 GHz,未來還會擴展至330 GHz以上。
圖三 D波道道H波段信號生成與分析方案
在信號發射端,得益于優秀的設計,FE110/170ST射頻前端的發射射頻指標優異,可以與其他設備共頻率參考,也可使用內置或外置本振信號,內置的放大器可實現較寬的功率動態范圍,也可使用外部放大器提升最大輸出功率,配合外置的帶通濾波器可以進一步提升輸出信號質量。
圖四 FE170ST架構框圖
在信號接收端, FE110/170RT射頻前端的可以與其他設備共頻率參考,也可使用內置或外置本振信號,內置的可變衰減器可實現較寬的功率動態范圍,配合外置的帶通濾波器可以進一步優化輸入信號質量。
圖五 FE170SR架構框圖
無論在發射端還是接收端射頻前端,當搭配外置濾波器或放大器時,放大器的頻率響應數據可被射頻前端自動補償,使用者無需進一步對測試結果進行后處理。
總 結
羅德與施瓦茨推出了各種創新的測試與測量解決方案,能夠生成和分析信號,滿足6G太赫茲通信的要求。這有助于為下一代無線通信做好準備,進一步豐富深厚的測試與測量專業知識,并為6G研究開發創新解決方案。
羅德與施瓦茨業務涵蓋測試測量、技術系統、網絡與網絡安全,致力于打造一個更加安全、互聯的世界。成立90 年來,羅德與施瓦茨作為全球科技集團,通過發展尖端技術,不斷突破技術界限。公司領先的產品和解決方案賦能眾多行業客戶,助其獲得數字技術領導力。羅德與施瓦茨總部位于德國慕尼黑,作為一家私有企業,公司在全球范圍內獨立、長期、可持續地開展業務。
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原文標題:【技術科普】Sub-THz測試方案:從W到H波段
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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