移动通信大约每十年更新一代。当前5G正处在商用的中后期,6G技术作为5G的下一代更新,预计商用时间将在2030年左右,其标准化制定工作预计会在2025年完成。
电机电子工程师学会(IEEE)给出的6G使用的频段范围可能范围覆盖了100GHz到3THz,这个范围跨越了毫米波到太赫兹,由于频率较高这个范围的电磁波对障碍物的敏感度也较高。#6G#
目前,业界普遍认为太赫兹将是6G技术的主要频段。由于太赫兹频段有超大带宽的频谱资源可以利用,支持超大速率的无线通信,因此被认为是未来6G的太比特每秒(Tbps)通信速率的重要备选方案,有望在全息通信、微小尺寸通信、超大容量数据回传、短距超高速传输等场景中得到应用。
根据国际电联的定义,太赫兹辐射的频段位于0.3THz-3THz,比学术定义的范围更小。
太赫兹频段的丰富的光谱信息和无损检测能力与太赫兹通信技术相结合,也是6G感知-通信一体化发展的一个重要趋势。
资料来源:华为6G白皮书
太赫兹波具有出色的穿透能力、高频率、宽频谱范围和丰富的频段资源,在多个领域中都有重要的应用,包括超宽带无线通信、工业无损检测、医疗诊断以及雷达通讯等。
太赫兹波兼具微波和光波的通信特性,在短距离(小于10米)和中距离(大约200米)的传输中可以实现超高的通信速率。
同时,它还能以极低的损耗穿透非金属或非极化物质,如纸张、塑料、陶瓷和半导体等。
太赫兹波还能与分子氢键或范德华力相互作用,而且不会产生任何电离辐射,从而在确保安全的前提下提高感知分辨率和定位精度。
太赫兹通信超高速无线传输技术的应用:
资料来源:太赫兹研发网
全球北美、中国和欧洲是太赫兹技术的主要市场,其中北美的市场份额约占三成。
据统计,2021年全球太赫兹技术市场的销售额达到了34.8亿元,并有望在2027年突破100亿元。
在企业方面,美国的Microsemi(美高森美)公司和日本的Advantest(爱德万测试)等是太赫兹技术领域的主要参与者。
我国在2020年成功发射了全球首颗6G试验卫星——“电子科技大学号”,这颗重约70公斤的卫星搭载了太赫兹卫星通信载荷,将在卫星平台上进行收发链路的建立和太赫兹载荷试验,这也是太赫兹(THz)通信在空间应用场景下的首次技术验证,标志着我国在太赫兹通信技术领域取得了重要的阶段性成果。
太赫兹产业链的上游重点是太赫兹发生器和太赫兹探测器等核心设备的制造。
这些设备是支撑整个太赫兹技术的基础,要求制造过程具备高精度和高稳定性。
太赫兹探测器作为探测太赫兹波的关键装置,其种类包括热探测器、光电探测器和混频探测器等,其中光电探测器尤为常见,它利用太赫兹波与物质的相互作用产生电荷来实现探测。
当前,全球太赫兹发生器市场正在稳步增长,中国市场的增长速度尤为突出,已经成为全球最重要的消费市场之一。
太赫兹产业链中游环节聚焦于太赫兹技术的研究和应用开发。涵盖了太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹光谱等多个领域。目前,太赫兹通信的研究主要集中在太赫兹的无线网络通信技术方面。
通过上游和中游的协同创新与发展,太赫兹产业链逐渐走向成熟,并为下游应用提供了广阔的可能性。
太赫兹通信技术:
太赫兹成像,也被称为亚毫米波成像,是一种利用太赫兹波进行成像的前沿技术。
其波长恰好位于红外辐射和微波辐射之间。这种独特的成像方式可以在完全不损害样品的前提下,提供出色的高分辨率图像,因此在多个领域如材料检测、医学成像和安全检查中都得到了广泛的应用。
根据成像技术的不同,可以进一步细分为时域成像和频域成像。时域成像是通过精确测量太赫兹波在样品中的传输时间,从而获得样品的二维图像。频域成像是利用经过样品后的太赫兹波的频率变化,通过傅里叶变换技术来得到样品的二维图像。
从全球市场趋势来看,太赫兹成像设备的销量正在持续增长。其中,被动THz成像设备在销量上占据了较大份额,但主动THz成像市场也在逐步扩大其市场份额。
产业链下游主要是太赫兹技术的实际应用领域,包括安全检查、医疗诊断、环境监测和射电天文等。
国内太赫兹安检仪主要生产企业和产品特点:
当前在太赫兹产业链上下游,有众多厂商正在积极布局,其中具有代表性厂商包括久之洋(成功研制出了国内首台便携式太赫兹光谱分析仪设备);天海防务(太赫兹引信技术);大恒科技(太赫兹光谱仪);亚光科技(太赫兹与红外技术);凤凰光学(沟油快速检测仪);赛微电子、陕西华达、四创电子、聚光科技等。
6G网络作为下一代移动通信技术,对频谱资源的需求日益迫切。太赫兹通信技术有望为6G网络提供新的频谱资源和解决方案,其独特的频谱特性和潜在的应用前景,正在成为通信、医疗、安检等多个领域的研究焦点。长远来看,太赫兹技术有望在未来得到更广泛的应用和推进,也将为科技创新和产业升级带来巨大的机遇和挑战。
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