如果說5G已經實現了更快、更低的時延和更高的網絡容量,那麽6G的目標將是實現全球全連接。我們知道5G將使用毫米波進行通信,而6G有望使用太赫茲技術,這將大大提高6G網絡的網絡容量和網絡速度。
太赫茲對妳來說可能很陌生,但是如果妳看看下面不同頻率的分布圖,相信妳會對太赫茲有壹定的了解。
太赫茲其實是壹個頻率單位,1 THz = 1,000 Gh。人們對太赫茲的研究主要在0.65,438+0 THz到65,438+00 THz之間。這個範圍兩邊的微波和紅外線都得到了廣泛的應用,所以這個頻段有個外號叫“太赫茲間隙”。它在長波波段與毫米波(亞毫米波)重合,而太赫茲波在短波波段與紅外線重合時,在電磁波譜中占有非常特殊的位置。
值得壹提的是,ITU將0.3~3THz的頻段定義為太赫茲輻射,小於上述範圍,目前的太赫茲應用都在這個頻段內。
太赫茲技術主要應用於光譜領域、成像、高速通信、雷達、安檢、探測、天文等。
了解了太赫茲之後,我們帶妳了解壹下為什麽太赫茲技術可以讓6G比5G更快更強。我們可以回想壹下最近工信部公布的三大運營商5G頻譜分布情況。中國移動獲得2515MHz-2675MHz和4800MHz-4900MHz的5G試驗頻率資源,中國電信獲得3400 MHz-3500 MHz的5G試驗頻率資源,中國聯通獲得3500 MHz-3600 MHz的5G試驗頻率資源。我們之前提到過,太赫茲輻射的頻率範圍是0.3THz~3THz。根據通信原理,頻率越高,允許分配的帶寬越大,單位時間內可以傳輸的數據量也就越大,也就是我們通常所說的“網速變快”。所以單從頻率來說,6G的網速會是5G的10倍左右。
當然,目前對太赫茲的研究還只是在探索階段,專家研究如何利用太赫茲還需要時間。最需要解決的問題是太赫茲輻射傳輸距離短。如果妳還記得高中物理,應該知道這個公式:波速=波長*頻率。因為電磁波的波速固定在光速,所以電磁波的波長與頻率成反比。頻率越高,波長越短,波長越短,傳輸距離越短。專家預測,未來的6G網絡將是壹個密集的網絡。只有這樣才能實現廣域覆蓋,如何部署基站成為首要問題。
6G網絡的部署遠不止這些困難。太赫茲技術需要進壹步發展,能夠有效豐富這些頻段的應用,才能真正部署6G網絡。目前,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。跟我壹起來看看吧。
天文學應用
由於太赫茲光譜中含有豐富的宇宙背景輻射信息,太赫茲射電天文學已經成為壹種重要的天文觀測手段。通過利用太赫茲波研究宇宙的背景輻射,我們可以更多地了解我們所處的太陽系以及宇宙的演化過程。比如,通過研究星際分子雲的太赫茲頻譜特性,可以探索宇宙的起源;通過分析原子和分子散射的光譜信息,可以研究宇宙中新星系的形成。
無損檢驗
太赫茲輻射光子能量低,不損傷穿甲彈,可以穿過大部分電介質物質。太赫茲波對於檢測非導電材料中隱藏的缺陷或特殊標記有很大的發展空間,壹般稱為無損檢測,如檢測油畫、航天器、半導體器件等。
生命科學的應用
太赫茲輻射波對人體基本無害,水和其他組織對太赫茲波有不同的吸收率,因此可廣泛應用於人體局部成像和疾病的醫學診斷,如皮膚癌和乳腺癌的檢測。太赫茲波段包含了大量的光譜信息,對於不同的分子,尤其是有機大分子,表現出不同的吸收和色散特性,因此可以有效地用於測量分子特性,在生命科學領域有著廣泛的應用前景,如測量DNA的結合態、生物組織和蛋白質復合物的特性等。
安全應用
太赫茲波具有穿透性,可有效探測隱藏物體,可應用於國家安全相關領域,如隱藏爆炸物、隱藏槍支、郵寄違禁藥物的檢測以及機場快速安檢等。上海微系統研究所孫團隊研制了0.36 THz的成像系統,電子科技大學團隊研制了0.34 THz的SAR成像系統。
高速通信
與現有的微波、毫米波通信頻段的頻譜相比,THz頻段具有廣闊的頻譜資源,可用於超寬帶、超高速無線通信,如100 Gbps甚至更高。