定向太赫茲無線鏈路(左)從墻壁反彈,因而從發射到接收沒有視線路徑。插圖顯示對數刻度上的誤碼率(BER),它是發射機輸出功率的函數。在100GHz和200GHz,基本上可以實現無差錯傳輸(BER = 10exp-9)。特寫照片(右)顯示這些測量中使用的發射器裝置,其中包括喇叭天線和聚四氟乙烯透鏡,以增加系統的增益。
太赫茲(THz)頻譜區域內的新頻率范圍很快就能夠支持不斷增長的通信需求,以獲得更多帶寬。《APL光子學》期刊中一篇論文證明了在不同情況和環境中使用太赫茲載波進行數據傳輸的可行性,包括波的反射或被墻壁和其他物體反射的非視距應用。
布朗大學丹尼爾·米特曼(DanielMittleman)團隊領先了這項研究,他說:“我們不是第一批THz無線鏈路室內或室外可行性研究小組,但鮮有全面的研究成果。”這一領域的許多研究人員認為,依賴于間接或非視線通路的連接是不可能的。“我們的工作表明,情況并非如此。”
對于頻率高于95千兆赫(GHz)的太赫茲輻射,美國聯邦通信委員會(FCC)尚未制定服務規則。該頻譜區域帶寬可用于未來無線(自由空間光學或FSO)技術,但對于這種數據載波的功率要求、架構、硬件或其他基本問題知之甚少。
與藍牙或標準Wi-Fi等典型無線載波相比,THz輻射頻率高100倍,因此光子能量也高。有些人對此類輻射的安全性表示擔憂,但由于這些波不太可能深入到物體組織中,特別是在無線應用中使用的功率,大多數人認為安全性不會成為問題。
米特曼團隊在各種真實環境中使用數據傳輸速率為每秒1千兆位的鏈路測量100、200、300和400 GHz的數據傳輸。他們設置了一個太赫茲發射機,使用倍頻器鏈將調制后的基本信號上變頻到所需的頻率。他們還將接收器放置在各種室內和室外障礙物的下游,以檢測脈沖信號。室外測量是在實驗許可證下進行的。
當THz信號直接指向接收器時,它產生一個視線測量值。或者,也可以在檢測之前強制信號從物體反射或反彈。這些非視距實驗使用了現實生活中諸如煤渣、門、金箔和光滑的金屬板等物體,以便反射信號。
在一項關鍵實驗中,信號源和接收器的位置彼此不可見。信號從中間墻反彈兩次,接收器很容易檢測到。該研究表明,與先前預期相反,對于這種類型的載波,非視距使用是可能的,因此THz輻射將在未來無線技術中發揮作用。
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原文標題:【第132期】【太赫茲頻譜】太赫茲頻譜成為新型非視距光通信媒介
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