前不久,5G商用刚刚落地,6G研发工作正式启动的消息就已经传来。与6G同时进入公众视野的还有一项新技术,那就是“太赫兹”。
太赫兹通信能够提高信息传输速率,大幅提升网络容量,被认为是实现6G的关键技术。然而,市面上也有一些商品,贴着“太赫兹”的标签吹嘘产品效果,实际上与太赫兹完全没有关系。
什么是太赫兹?
了解太赫兹,要先知道什么是赫兹(英文简写为Hz)。我们知道电磁波是有不同频率的,赫兹就是频率的单位。我们收听电台的波段,比如说FM87.2、FM94.9,后面跟的数字指的就是频率,单位是兆赫兹(英文简写为MHz),数量级是10的6次方赫兹。
与兆赫兹类似,太赫兹也是频率的单位,指的10的12次方赫兹,英文简写为THz。
太赫兹技术主要应用的就是电磁波中的一个频段,频率在0.1THz到10THz之间。
电磁波谱及各频段的主要应用 | 参考资料[3]
上面的电磁波谱图展示了不同频率的电磁波对应的实际应用。例如频率超过10的17次方赫兹的X射线可以用于医学成像诊断,微波炉的工作频率大约在10的10次方赫兹。
在众多器件应用中,太赫兹波段的处境却一度显得比较尴尬。受限于太赫兹波的产生和探测,这一波段曾被称为“太赫兹间隙”,相关的研究非常少,直到80年代后太赫兹技术才发展起来。
太赫兹通信与6G
为什么说太赫兹通信被认为是6G的关键性技术呢?简单地说,太赫兹频段预计将是6G所采用的频谱资源。
从1G到6G,每一代通信技术都需要特定的电磁波频段来进行数据传输,每一代都有属于自己的“地盘”。4G以及之前的通信技术大都采用的是300MHz-3GHz之间的频段(1GHz=1000MHz),新兴的5G、6G便需要去比3GHz频率更高的频段“抢”属于自己的新地盘。
如今,发展日趋完善的5G将频谱资源拓展到了3GHz-300GHz的频段,这部分电磁波的波长在毫米级别,因此被称为“毫米波”。而对于6G而言,再往上找那就只能是频率更高的太赫兹频段了。
不同国家/组织对5G频段的规划 | Ericsson
频段的宽度在很大程度上决定了数据的传输速度,前四代通信技术都挤在3GHz以下的频率,虽然5G没法把3GHz-300GHz的频段都用上,但是能分到的频段宽度至少能有3GHz到6GHz左右,这就是常说的5G网速更快的原因之一。预计将使用太赫兹频段的6G也是类似的道理,能够实现更高的信息传输速率。
尽管如此,太赫兹频段也有许多缺点,比如说太赫兹波在大气中传输信号衰减较大,在潮湿的空气中尤其严重,辐射功率也较低,很难达到通信对载波功率的要求。太赫兹频段的商用化还有很长的一段路要走。
5G商用时代来临,6G仍有很长的一段路要走 | 图虫创意
除了在6G通信技术以外,太赫兹波在其他领域也有很广泛的应用,例如太赫兹成像、太赫兹探测、太赫兹光谱技术等等。