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    6G已在路上,它背后的太赫茲技術是怎樣的存在

    2019-01-23 08:24:49 來源:EEFOCUS
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    5G還沒實現商用,工信部便確認了即將著手研究6G的消息,這或許讓人覺得猝不及防,但其實又在情理之中。為什么這么說?因為通信業必須具備前瞻性,早在2009年4G LTE首版標準完成時,各大設備廠商就開始研究起5G了,所以在5G R15標準完成的時候,6G的研究也要提上日程了。

     

    如果說5G實現了更快更低時延及更高網絡容量的網絡,那么6G的目標將是實現世界全連接。我們知道5G將會使用毫米波進行通信,而6G有望使用太赫茲技術,這將大大提升6G網絡的網絡容量及網絡速度。

     

    太赫茲,大家可能很陌生,但是如果看了下面這張不同頻率的分布圖,相信大家對太赫茲就會有一定的了解。太赫茲,實際上是一個頻率單位,1THz=1000GH,人們對太赫茲研究主要在0.1THz~10THz之間,該范圍兩側的微波與紅外線均已有了廣泛的應用,故而這一頻段有個外號叫做“太赫茲鴻溝”。值得一提的是,國際電聯將0.3~3THz的頻段定義為太赫茲輻射,較上面的范圍要要小,目前的太赫茲應用均在該頻段范圍內。

     


    了解完了太赫茲,這時候讓與非網小編帶大家來了解一下為什么太赫茲技術能讓6G比5G更快更強。我們可以回想一下近期工信部公布的三大運營商的5G頻譜分配情況,中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗頻率資源,中國電信獲得3400MHz~3500MHz頻段的5G試驗頻率資源,中國聯通獲得3500MHz~3600MHz頻段的5G試驗頻率資源。之前我們有提到過,太赫茲輻射的頻率范圍為0.3THz~3THz,根據通信原理,頻率越高,允許分配的帶寬范圍越大,單位時間內所能傳遞的數據量就越大,也就是我們通常說的“網速變快了”。所以單從頻率上來講,6G的網速將會是5G的10倍左右。

     

    當然,目前對太赫茲的研究僅僅停留在探索階段,6G究竟要如何去使用太赫茲還需要專家們花時間去研究,最需要解決的問題便是太赫茲輻射的傳輸距離短的問題。如果大家還記得高中物理的話,應該知道這個公式:波速=波長*頻率。因為電磁波波速是固定的光速,那么電磁波的波長就和頻率成反比,頻率越高,波長越短,而波長越短,傳輸距離也就越短。專家預測未來6G網絡會是一個密集型網絡,只有這樣才能做到廣域覆蓋,如何部署基站成了首要難題。

     

    當然部署6G網絡遠不止這些困難,太赫茲技術還需要進一步地深入開發,并且有效的將這些頻段的應用豐富起來才能真正部署起6G網絡。目前而言,太赫茲技術的應用場景主要包括天文應用、無損檢測、醫學成像、安全檢查等等,下面就隨與非網小編大致了解一下吧。

     

    天文應用方面
    由于宇宙背景輻射在太赫茲頻譜中存在豐富的信息, 這使得太赫茲射電天文成為天文觀測的重要手段。通過使用太赫茲波對宇宙背景輻射進行研究,可以理解更多關于我們生活的太陽系以及宇宙的進化過程。例如, 通過研究星際分子云的太赫茲頻段頻譜特性, 可探究宇宙的起源;分析原子和分子散射出來的頻譜信息, 可研究宇宙中的新生星系的形成等。

     

    無損檢測方面
    太赫茲輻射的光子能量低, 對穿透物不會造成損傷, 并且可以穿過大多數介電物質。太赫茲波這一特點對于檢測非導電材料中的隱藏缺陷或者特殊標記具有很大的發展空間,一般稱為無損檢測,比如檢測油畫、航天器和半導體器件等。



    生命科學應用方面
    由于太赫茲輻射波對人體基本無害, 同時水和其他組織對太赫茲波具有不同的吸收率, 因此它可廣泛應用于對人體局部成像和疾病的醫療診斷上, 比如對于皮膚癌和乳腺癌等的檢測。太赫茲波段包含了大量的光譜信息, 對不同的分子, 尤其是有機大分子會呈現出不同的吸收和色散特性,因而可以有效地用于測定分子特性, 在生命科學領域有著廣泛的應用前景,比如測定DNA 的束縛狀態、生物組織的特征和蛋白質復合物等。

     

    安全應用方面
    太赫茲波具有穿透性, 能夠實現對隱蔽物體的有效檢測, 可應用于國家安全相關的領域, 比如對于隱蔽的爆炸物、隱藏的槍支、郵寄的非法藥品的檢測和用于機場的快速安檢等。 上海微系統所孫曉瑋團隊研制了0.36 THz 的成像系統,電子科技大學樊勇團隊研制了0.34 THz 的SAR 成像系統。



    高速通信方面
    相對于現有微波毫米波通信頻段的頻譜, 太赫茲頻段具有海量的頻譜資源,可用于超寬帶超高速無線通信,比如100 Gbps 甚至更高。

     

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    作者簡介
    錢玉鋒
    錢玉鋒

    與非網編輯,電科專業出身。愿與大家一起分享自己對電子圈的見解,拋磚引玉,還原最真實的電子圈。

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