摘要：太赫兹频段（0.1-10 THz）位于微波与红外光之间，频谱资源比5G毫米波丰富100倍以上，理论传输速率可达Tbit/s级。例如：

太赫兹通信在6G短距离高速传输中的潜力与挑战

一、太赫兹通信的技术潜力

1. 超高频谱资源与超高速传输能力

太赫兹频段（0.1-10 THz）位于微波与红外光之间，频谱资源比5G毫米波丰富100倍以上，理论传输速率可达Tbit/s级。例如：

• 日本NTT公司基于光电结合技术实现100 Gb/s的实时传输；

• 德国研究团队在35 nm HEMT工艺下，通过QPSK调制实现64 Gb/s、850米距离的传输。

2. 短距离场景的革命性应用

• 全息通信与沉浸式交互：支持高清三维全息影像实时传输，医疗中远程手术指导、教育中虚拟课堂等场景；

• 小尺度设备互联：物联网传感器、可穿戴设备间实现低功耗、高带宽通信；

• 数据中心与基站回传：缩短海量数据传输时间，提升网络效率；

• 消费电子极速传输：手机与电脑间秒传大型视频文件。

3. 独特技术优势

• 抗干扰与保密性：波束窄、方向性好，结合等离子体穿透能力，适用于恶劣环境（如沙尘、烟雾）下的短距离保密通信；

• 安全性：光子能量低，对生物组织无害，适合医疗检测等场景。

二、太赫兹通信面临的核心挑战

1. 传播损耗与路径限制

• 大气吸收：水分子对太赫兹波强烈吸收，导致传输距离受限。例如，0.4-1 THz频段大气衰减达数十dB/km，仅适用于近距离通信；

• 路径依赖：需通过大规模天线阵列或智能反射面补偿信号衰减，但增加系统复杂度。

2. 硬件与器件瓶颈

• 发射功率不足：现有太赫兹源功率低，需研发新型架构（如超导技术）提升输出功率；

• 调制与解调技术滞后：高速基带信号处理、超宽带采样等技术尚不成熟，实时性差；

• 集成难度高：太赫兹器件制造工艺复杂，成本高，且功耗较大。

3. 信道建模与组网复杂度

• 信道特性差异：太赫兹波传播特性与低频段显著不同，需开发专用测量平台与稀疏信道模型；

• 波束管理挑战：波束窄导致移动场景下频繁切换，需突破波束追踪与实时对准技术。

4. 标准化与产业化滞后

• 频段划分、协议标准尚未统一，跨厂商设备互联困难；

• 应用场景探索不足，需通过实验验证推动商业化进程。

三、研究进展与未来趋势

1. 关键技术突破

• 信道测量与建模：已搭建基于时域相关原理的测量平台，揭示多径分布稀疏性；

• 器件与系统：日本、德国、美国等研发集成微系统技术，中国电科系统发布多场景兼容的太赫兹通信系统；

• 实验验证：2024年，中国团队完成基于超导接收的高清视频公里级传输；国际团队开发超宽带偏振复用器，数据容量倍增。

2. 未来发展方向

• 高速信号处理：研发低复杂度基带算法与硬件加速技术；

• 智能反射面技术：结合AI优化波束指向，提升覆盖范围；

• 标准化推进：6G太赫兹技术需统一频段划分与协议标准；

• 应用场景落地：优先在数据中心、工业互联网等领域试点。

结论

太赫兹通信是6G实现短距离超高速传输的核心技术之一，其潜力在于突破现有频谱与速率瓶颈，支撑全息通信、小尺度互联等前沿应用。然而，传播损耗、硬件瓶颈、信道建模等挑战仍需突破。未来需通过跨学科协同创新，推动太赫兹技术从实验室走向产业化，最终构建6G“超高速赛道”。

来源：福州共创科技