太赫茲通信技術的研究與展望

楊靜娜

（中達安股份有限公司，廣州 510620）

太赫茲波波長在30μm-3mm之間，這一技術是國內外高新技術研究重點，能在多個領域中發揮重要應用價值，可為無線信號傳輸提供技術支持。太赫茲波能穿過非金屬或非極性材料，能很好分辨毫米波。并且太赫茲通信有著方向性好、容量大和保密性強等優點，將其應用在軍事戰爭中，能保證戰場信息實時傳輸，保證信息準確性和時效性。

1 太赫茲波通信技術的研究

1.1 太赫茲波輻射源技術

針對太赫茲輻射源技術的研究，可從光子學輻射源和真空電子學輻射源等多個角度出發進行分析，其中光子學輻射源產生途徑相對豐富，包括非線性差頻、紅外光泵浦以及超短激光脈沖等多種。當前已經發展得到較多以激光脈沖為基礎的輻射源，包括非線性差頻、光導天線和光整流等[1]。

另外，真空電子學輻射源主要有太赫茲回旋管、納米調速管和電子器件等。其中納米調速管將納米技術、電子器件加工技術結合起來，可制作出電壓低、輸出功率的太赫茲波輻射源。太赫茲回旋管可在高傳輸頻率下產生較高功率，例如，美國研制出的太赫茲回旋管能達到數百瓦的輸出功率，能保證通信系統正常運行。

1.2 太赫茲波信號調制技術

2012年，諾特丹大學研制出基于石墨烯的太赫茲調制器，能實現較大頻率范圍內的太赫茲波調制，確保信號符合信道傳輸要求，與之前太赫茲調制器相比，新研制的寬帶調制器的信號處理能力明顯加強[2]。現階段，美國從電磁波替代電流信號的角度出發，旨在研制出功能性好的信號調制器，實現通信系統良好發展。具體來說，太赫茲調制技術的創新發展，可促進太赫茲通信系統發展，在提高傳輸速率的情況下，實現信號有效應用。另外，選用人工復合煤質進行信號調制，可做到對電壓幅值的調制，有著重要現實意義。

1.3 太赫茲波信號探測技術

在進行太赫茲波信號探測技術研究時，可從時域光譜探測技術著手來研究，常見的光譜探測技術包括光電相關探測技術、電光探測技術等。其中前者指的是依靠探測光在導體上產生的電流和太赫茲波對應電場呈現正比的特點，測定瞬間電場，達到準確的探測結果。電光探測技術是指將激光器產生的激光脈沖分開來，較強的光束會成為泵浦光，使得發射器發出電磁波。

2 太赫茲波通信技術應用展望

2.1 寬帶通信與高速信息網

在太赫茲通信技術作用下，可達到較高的信號傳輸效率，并且不容易出現信號失真的現象，帶寬寬且方向性較好，是應用效果顯著的信號傳輸載體，可在通信信號高速傳遞下，確保信號應用價值的實現。基于太赫茲的通信系統，能支持衛星間和局域網內的信息傳輸，體現出較好應用性。

2.2 寬帶無線的接入

通信業務的多樣化發展，使得人們對無線通信有更高期望，通過寬帶無線的接入，能實現室內通信系統優化建設，確保信號傳輸質量和效率，為人們日常生活提供便利。大數據時代下，人類各項生產活動會產生大量信息，為了實現信息利用價值，需要合理利用太赫茲通信技術，能做到信息有效傳輸。當前多媒體相關業務的帶寬已經發展到GHz的程度，要想保證多媒體業務順利開展，還需要利用新型無線通信技術。太赫茲波帶寬寬、頻率高等特點，能滿足信號傳輸對帶寬的要求，從這一角度來看，將寬帶無線接入到通信系統中，是太赫茲通信應用新趨勢。

2.3 高速短距離通信

考慮到水蒸氣對太赫茲波的影響，通常選擇將太赫茲波信號傳輸技術應用在短距離通信中，傳輸頻率較高。并且輻射有一定方向性，能應用到軍事戰爭中的保密通信中。研究表明，基于太赫茲通信技術建立的通信系統，可支持2-5km范圍內的保密通信，為通信領域發展提供有效途徑。

2.4 光纖載太赫茲波無線通信系統

當太赫茲波傳輸時，會被水蒸氣吸收部分信號，但傳播距離較長時，會造車較大的太赫茲波損耗，并且傳輸過程中產生的輻射會威脅人體健康。因此，為了實現太赫茲波在無線通信系統中的良好應用，需要建立起用來進行光線和太赫茲波相互轉換的光纖載太赫茲波通信系統，同樣是太赫茲通信未來應用重點方向。

2.5 空間通信

空間通信領域中太赫茲通信技術的應用，是該技術應用優勢的體現。太赫茲波下的信號傳輸，可確保信號傳遞質量，這一技術應用下，能使得空間通信同時具備微波通信和激光通信等優點，從而實現信息資源的充分利用。太赫茲通信帶寬相較于其他通信技術來講較寬，這就能保證信號全面接收，并且不容易受到外部影響因素干擾。

與微波通信相比，太赫茲波通信系統可實現小型化，滿足空間通信實際要求，確保信號傳遞有效性。因為太赫茲通信具有以上特點，使其在衛星空間通信中有較好適用性，可實現衛星之間以及星地之間信息網絡的良好構建，促使信息高速傳遞。

3 結束語

綜上所述，太赫茲波通信系統經過一定時間的發展，已經展現出重要的應用價值，能為通信技術發展奠定基礎。當前太赫茲波無線通信系統部分器件還沒有完全研制完成，無法充分發揮該技術應用價值，還需要深入研究太赫茲波通信技術的應用。

隨著關鍵技術創新發展，勢必會對社會進步起到促進作用，將其應用到高速短距離通信、空間通信以及軍事保密通信中，可保證各領域無線通信系統的良好建設，進一步提高信號傳輸質量和效率。