探討正在路上的6G背后的太赫茲技術(shù)

5G還沒實現(xiàn)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(yè)必須具備前瞻性，早在2009年4G LTE首版標準完成時，各大設(shè)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(xiàn)了更快更低時延及更高網(wǎng)絡(luò)容量的網(wǎng)絡(luò)，那么6G的目標將是實現(xiàn)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(shù)，這將大大提升6G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量及網(wǎng)絡(luò)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(cè)的微波與紅外線均已有了廣泛的應(yīng)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(lián)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(yīng)用均在該頻段范圍內(nèi)。

了解完了太赫茲，這時候讓小編帶大家來了解一下為什么太赫茲技術(shù)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(lián)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(jù)通信原理，頻率越高，允許分配的帶寬范圍越大，單位時間內(nèi)所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大，也就是我們通常說的“網(wǎng)速變快了”。所以單從頻率上來講，6G的網(wǎng)速將會是5G的10倍左右。

當(dāng)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(yīng)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(yù)測未來6G網(wǎng)絡(luò)會是一個密集型網(wǎng)絡(luò)，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(dāng)然部署6G網(wǎng)絡(luò)遠不止這些困難，太赫茲技術(shù)還需要進一步地深入開發(fā)，并且有效的將這些頻段的應(yīng)用豐富起來才能真正部署起6G網(wǎng)絡(luò)。目前而言，太赫茲技術(shù)的應(yīng)用場景主要包括天文應(yīng)用、無損檢測、醫(yī)學(xué)成像、安全檢查等等，下面就隨小編大致了解一下吧。

天文應(yīng)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(guān)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(shù)介電物質(zhì)。太赫茲波這一特點對于檢測非導(dǎo)電材料中的隱藏缺陷或者特殊標記具有很大的發(fā)展空間，一般稱為無損檢測，比如檢測油畫、航天器和半導(dǎo)體器件等。

生命科學(xué)應(yīng)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(yīng)用于對人體局部成像和疾病的醫(yī)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(xiàn)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(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，比如測定DNA 的束縛狀態(tài)、生物組織的特征和蛋白質(zhì)復(fù)合物等。

安全應(yīng)用方面

太赫茲波具有穿透性， 能夠?qū)崿F(xiàn)對隱蔽物體的有效檢測， 可應(yīng)用于國家安全相關(guān)的領(lǐng)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(tǒng)所孫曉瑋團隊研制了0.36 THz 的成像系統(tǒng)，電子科技大學(xué)樊勇團隊研制了0.34 THz 的SAR 成像系統(tǒng)。

高速通信方面

相對于現(xiàn)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。