太赫兹高速通信系统的分谐波混频器和二倍频器技术的介绍

对构成太赫兹无线系统的2 种关键电路（分谐波混频器和二倍频器）进行了深入研究。在关键电路研究取得突破的基础 上，开展了太赫兹无线通信技术研究，构建了220 GHz 无线通信实验验证系统。220 GHz 实验验证系统在室外200 m 的通信 距离上，实现了码速率为3.52 Gbit/s 的高速无线数据传输，传输误码率为1.92×10 -6。测试结果展现出太赫兹波用于高速无线 通信的巨大潜力，为未来开发太赫兹频率资源作为新的无线通信频段奠定了重要的理论和技术基础。

　　太赫兹波是指频率在100 GHz 以10 THz 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、偏远地区用户的“ 最后一千米”连接等［2-4］。在太空中，由于太赫兹波在近似真空环境中的衰减较小，因此使用太赫兹波进行大容量数据传输是卫星间组网进行星间通信的一种理想选择［5-6］。