探討正在路上的6G背后的太赫茲技術(shù)

5G還沒實(shí)現(xiàn)商用，工信部便確認(rèn)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(shí)又在情理之中。為什么這么說(shuō)?因?yàn)?a target="_blank">通信業(yè)必須具備前瞻性，早在2009年4G LTE首版標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)，各大設(shè)備廠商就開始研究起5G了，所以在5G R15標(biāo)準(zhǔn)完成的時(shí)候，6G的研究也要提上日程了。

如果說(shuō)5G實(shí)現(xiàn)了更快更低時(shí)延及更高網(wǎng)絡(luò)容量的網(wǎng)絡(luò)，那么6G的目標(biāo)將是實(shí)現(xiàn)世界全連接。我們知道5G將會(huì)使用毫米波進(jìn)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(duì)太赫茲就會(huì)有一定的了解。太赫茲，實(shí)際上是一個(gè)頻率單位，1THz=1000GH，人們對(duì)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(gè)外號(hào)叫做“太赫茲鴻溝”。值得一提的是，國(guó)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(shí)候讓小編帶大家來(lái)了解一下為什么太赫茲技術(shù)能讓6G比5G更快更強(qiáng)。我們可以回想一下近期工信部公布的三大運(yùn)營(yíng)商的5G頻譜分配情況，中國(guó)移動(dòng)獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源，中國(guó)電信獲得3400MHz~3500MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源，中國(guó)聯(lián)通獲得3500MHz~3600MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源。之前我們有提到過(guò)，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(shí)間內(nèi)所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大，也就是我們通常說(shuō)的“網(wǎng)速變快了”。所以單從頻率上來(lái)講，6G的網(wǎng)速將會(huì)是5G的10倍左右。

當(dāng)然，目前對(duì)太赫茲的研究?jī)H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(shí)間去研究，最需要解決的問(wèn)題便是太赫茲輻射的傳輸距離短的問(wèn)題。如果大家還記得高中物理的話，應(yīng)該知道這個(gè)公式：波速=波長(zhǎng)*頻率。因?yàn)殡姶挪úㄋ偈枪潭ǖ墓馑?，那么電磁波的波長(zhǎng)就和頻率成反比，頻率越高，波長(zhǎng)越短，而波長(zhǎng)越短，傳輸距離也就越短。專家預(yù)測(cè)未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)會(huì)是一個(gè)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(yuǎn)不止這些困難，太赫茲技術(shù)還需要進(jìn)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(lái)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(chǎng)景主要包括天文應(yīng)用、無(wú)損檢測(cè)、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(cè)的重要手段。通過(guò)使用太赫茲波對(duì)宇宙背景輻射進(jìn)行研究，可以理解更多關(guān)于我們生活的太陽(yáng)系以及宇宙的進(jìn)化過(guò)程。例如， 通過(guò)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(lái)的頻譜信息， 可研究宇宙中的新生星系的形成等。

無(wú)損檢測(cè)方面

太赫茲輻射的光子能量低， 對(duì)穿透物不會(huì)造成損傷， 并且可以穿過(guò)大多數(shù)介電物質(zhì)。太赫茲波這一特點(diǎn)對(duì)于檢測(cè)非導(dǎo)電材料中的隱藏缺陷或者特殊標(biāo)記具有很大的發(fā)展空間，一般稱為無(wú)損檢測(cè)，比如檢測(cè)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(duì)人體基本無(wú)害， 同時(shí)水和其他組織對(duì)太赫茲波具有不同的吸收率， 因此它可廣泛應(yīng)用于對(duì)人體局部成像和疾病的醫(yī)療診斷上， 比如對(duì)于皮膚癌和乳腺癌等的檢測(cè)。太赫茲波段包含了大量的光譜信息， 對(duì)不同的分子， 尤其是有機(jī)大分子會(huì)呈現(xiàn)出不同的吸收和色散特性，因而可以有效地用于測(cè)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(cè)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(duì)隱蔽物體的有效檢測(cè)， 可應(yīng)用于國(guó)家安全相關(guān)的領(lǐng)域， 比如對(duì)于隱蔽的爆炸物、隱藏的槍支、郵寄的非法藥品的檢測(cè)和用于機(jī)場(chǎng)的快速安檢等。 上海微系統(tǒng)所孫曉瑋團(tuán)隊(duì)研制了0.36 THz 的成像系統(tǒng)，電子科技大學(xué)樊勇團(tuán)隊(duì)研制了0.34 THz 的SAR 成像系統(tǒng)。

高速通信方面

相對(duì)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(wú)線通信，比如100 Gbps 甚至更高。