太赫兹高速通信系统前端关键技术.docx

太赫兹高速通信系统前端关键技术太赫兹波是指频率在100GHz以10THz之间的电磁波。这一段电磁频谱处于传统电子学和光子学研究频段之间的特殊位置，过去对其研究以及开发利用都相对较少。随着无线通信的高速发展，现有的频谱资源已变得日益匮乏，开发无线通信的新频段已逐渐成为解决此矛盾的一种共识，而在太赫兹频段存在大量未被开发的频谱资源，使得太赫兹频率适于作为未来无线通信的新频段。在众多技术途径中，采用固态电子学的技术途径实现无线通信系统，未来存在将系统进行片上集成的可能，这对太赫兹无线通信系统走向实用化具有重要意义。根据Edholm的带宽定律[1],无线短距通信的带宽需求每18个月翻一番。未来无线通信的发展对带宽、容量、传输速率的需求可以说几乎是没有止境的，频谱资源是每个国家无形的战略资源，目前这个资源供求矛盾已十分突出，而且需求越来越急迫，这也就使人们将对新频率资源开发的目光转移到从前较少关注的太赫兹频段。使用太赫兹频率进行无线通信最为显著的优势就是太赫兹频段大量存在的绝对带宽资源。在地面上，太赫兹无线通信就非常适合用于短距高速无线数据传输的应用场合，例如：移动通信基站数据回传、人员高度密集场所的高速无线接入、偏远4结束语科学技术的发展日新月异，研究永无止境，特别是在太赫兹科学技术这一前沿热门领域。随着智能移动终端、云端大数据、物联网、人工智能服务等不断渗入人类生活的方方面面，对无线通信带宽的需求会越来越来迫切，而太赫兹波正好能提供一个频率资源的富矿，未来太赫兹系统实现芯片集成化已成为必然发展趋势。这也就说明单片集成电路工艺将成为未来系统关键电路实现的主流工艺方式，也就要求对半导体材料、器件工艺、器件模型、电路仿真方法等方面的研究不断深入下去。本文的研究工作围绕固态太赫兹高速无线通信技术展开，深入研究了实现固态太赫兹无线通信系统的2项关键技术，并构建了高速无线通信系统，在太赫兹频段成功进行了高速无线数据传输实验。通过本文的研究，展现出太赫兹波用于高速无线通信的巨大潜力，也验证了太赫兹无线通信未来走向实际应用的可行性。参考文献[1]CHERRYS.Edholm'sLawofBandwidth[J].IEEESpectrum,2004,41(7):58-60.DOI：10.1109/MSPEC.2004.1309810FEDERICIJ,MOELLERL.ReviewofTerahertzandSubterahertzWirelessCommunication[J].JournalofAppliedPhysics,2010,107(111101):1-22SONGHJ,NAGATSUMAT.PresentandFutureofTerahertzCommunications[J].IEEETransactionsonTerahertzScienceandTechnology,2011,1(1)：256-263.DOI：10.1109/TTHZ.2011.2159552NAGASTSUMAT.TerahertzTechnologies：PresentandFuture[J].IEICEElectronicsExpress,2011,8:1127-1142姚建钟凯，徐德刚.太赫兹空间应用研究与展望[J].空间电子技术，2013,10(2):1-16姚建铃，退楠，杨鹏飞，等.太赫兹通信技术的研究与展望[J].中国激光，2009,36(9):2213-2233PIESIEWICZR,OSTMANNK,KRUMBHOLZN,etal.Short-RangeUltra-BroadbandTerahertzCommunications：ConceptsandPerspectives[J].IEEEAntennasandPropagationMagazine,2007,49(6):24-39.DOI:HUANGKC,WANGZ.TerahertzTerabitWirelessCommunication[J].IEEEMicrowaveMagazine,2011,12(4):108-116.DOI：10.1109/MW.2011.940596KLEINE0T,NAGATSUMAT.AReviewonTerahertzCommunicationsResearch[J].JournalofInfrared,Millimeter,andTerahertzWaves,2011,32(2):143-171SCHNEIDERT,WIATREKA,PREUBLERS,etal.LinkBudgetAnalysisforTerahertzFixedWirelessLinks[J].IEEETransactionsonTerahertzScienceandTechnolog