太赫茲高速通信系統(tǒng)的分諧波混頻器和二倍頻器技術(shù)的介紹

對構(gòu)成太赫茲無線系統(tǒng)的2 種關(guān)鍵電路（分諧波混頻器和二倍頻器）進(jìn)行了深入研究。在關(guān)鍵電路研究取得突破的基礎(chǔ) 上，開展了太赫茲無線通信技術(shù)研究，構(gòu)建了220 GHz 無線通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。220 GHz 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)在室外200 m 的通信 距離上，實(shí)現(xiàn)了碼速率為3.52 Gbit/s 的高速無線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸誤碼率為1.92×10 -6。測試結(jié)果展現(xiàn)出太赫茲波用于高速無線 通信的巨大潛力，為未來開發(fā)太赫茲頻率資源作為新的無線通信頻段奠定了重要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

　　太赫茲波是指頻率在100 GHz 以10 THz 之間的電磁波。這一段電磁頻譜處于傳統(tǒng)電子學(xué)和光子學(xué)研究頻段之間的特殊位置，過去對其研究以及開發(fā)利用都相對較少。隨著無線通信的高速發(fā)展，現(xiàn)有的頻譜資源已變得日益匱乏，開發(fā)無線通信的新頻段已逐漸成為解決此矛盾的一種共識，而在太赫茲頻段存在大量未被開發(fā)的頻譜資源，使得太赫茲頻率適于作為未來無線通信的新頻段。在眾多技術(shù)途徑中，采用固態(tài)電子學(xué)的技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)，未來存在將系統(tǒng)進(jìn)行片上集成的可能，這對太赫茲無線通信系統(tǒng)走向?qū)嵱没哂兄匾饬x。根據(jù)Edholm 的帶寬定律［1］，無線短距通信的帶寬需求每18 個(gè)月翻一番。未來無線通信的發(fā)展對帶寬、容量、傳輸速率的需求可以說幾乎是沒有止境的，頻譜資源是每個(gè)國家無形的戰(zhàn)略資源，目前這個(gè)資源供求矛盾已十分突出，而且需求越來越急迫，這也就使人們將對新頻率資源開發(fā)的目光轉(zhuǎn)移到從前較少關(guān)注的太赫茲頻段。使用太赫茲頻率進(jìn)行無線通信最為顯著的優(yōu)勢就是太赫茲頻段大量存在的絕對帶寬資源。在地面上，太赫茲無線通信就非常適合用于短距高速無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合，例如：移動通信基站數(shù)據(jù)回傳、人員高度密集場所的高速無線接入、偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶的“ 最后一千米”連接等［2-4］。在太空中，由于太赫茲波在近似真空環(huán)境中的衰減較小，因此使用太赫茲波進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)傳輸是衛(wèi)星間組網(wǎng)進(jìn)行星間通信的一種理想選擇［5-6］。