太赫茲迎爆發(fā)風口!6G通信重要核心技術(shù),布局龍頭全梳理
移動通信大約每十年更新一代。當前5G正處在商用的中后期,6G技術(shù)作為5G的下一代更新,預計商用時間將在2030年左右,其標準化制定工作預計會在2025年完成。
電機電子工程師學會(IEEE)給出的6G使用的頻段范圍可能范圍覆蓋了100GHz到3THz,這個范圍跨越了毫米波到太赫茲,由于頻率較高這個范圍的電磁波對障礙物的敏感度也較高。#6G#
目前,業(yè)界普遍認為太赫茲將是6G技術(shù)的主要頻段。由于太赫茲頻段有超大帶寬的頻譜資源可以利用,支持超大速率的無線通信,因此被認為是未來6G的太比特每秒(Tbps)通信速率的重要備選方案,有望在全息通信、微小尺寸通信、超大容量數(shù)據(jù)回傳、短距超高速傳輸?shù)葓鼍爸械玫綉谩?/p>
根據(jù)國際電聯(lián)的定義,太赫茲輻射的頻段位于0.3THz-3THz,比學術(shù)定義的范圍更小。
太赫茲頻段的豐富的光譜信息和無損檢測能力與太赫茲通信技術(shù)相結(jié)合,也是6G感知-通信一體化發(fā)展的一個重要趨勢。
資料來源:華為6G白皮書
太赫茲行業(yè)概覽
太赫茲波具有出色的穿透能力、高頻率、寬頻譜范圍和豐富的頻段資源,在多個領(lǐng)域中都有重要的應用,包括超寬帶無線通信、工業(yè)無損檢測、醫(yī)療診斷以及雷達通訊等。
太赫茲波兼具微波和光波的通信特性,在短距離(小于10米)和中距離(大約200米)的傳輸中可以實現(xiàn)超高的通信速率。
同時,它還能以極低的損耗穿透非金屬或非極化物質(zhì),如紙張、塑料、陶瓷和半導體等。
太赫茲波還能與分子氫鍵或范德華力相互作用,而且不會產(chǎn)生任何電離輻射,從而在確保安全的前提下提高感知分辨率和定位精度。
太赫茲通信超高速無線傳輸技術(shù)的應用:
資料來源:太赫茲研發(fā)網(wǎng)
全球北美、中國和歐洲是太赫茲技術(shù)的主要市場,其中北美的市場份額約占三成。
據(jù)統(tǒng)計,2021年全球太赫茲技術(shù)市場的銷售額達到了34.8億元,并有望在2027年突破100億元。
在企業(yè)方面,美國的Microsemi(美高森美)公司和日本的Advantest(愛德萬測試)等是太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的主要參與者。
我國在2020年成功發(fā)射了全球首顆6G試驗衛(wèi)星——“電子科技大學號”,這顆重約70公斤的衛(wèi)星搭載了太赫茲衛(wèi)星通信載荷,將在衛(wèi)星平臺上進行收發(fā)鏈路的建立和太赫茲載荷試驗,這也是太赫茲(THz)通信在空間應用場景下的首次技術(shù)驗證,標志著我國在太赫茲通信技術(shù)領(lǐng)域取得了重要的階段性成果。
太赫茲產(chǎn)業(yè)鏈梳理
太赫茲產(chǎn)業(yè)鏈的上游重點是太赫茲發(fā)生器和太赫茲探測器等核心設備的制造。
這些設備是支撐整個太赫茲技術(shù)的基礎,要求制造過程具備高精度和高穩(wěn)定性。
太赫茲探測器作為探測太赫茲波的關(guān)鍵裝置,其種類包括熱探測器、光電探測器和混頻探測器等,其中光電探測器尤為常見,它利用太赫茲波與物質(zhì)的相互作用產(chǎn)生電荷來實現(xiàn)探測。
當前,全球太赫茲發(fā)生器市場正在穩(wěn)步增長,中國市場的增長速度尤為突出,已經(jīng)成為全球最重要的消費市場之一。
太赫茲產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)聚焦于太赫茲技術(shù)的研究和應用開發(fā)。涵蓋了太赫茲通信、太赫茲成像和太赫茲光譜等多個領(lǐng)域。目前,太赫茲通信的研究主要集中在太赫茲的無線網(wǎng)絡通信技術(shù)方面。
通過上游和中游的協(xié)同創(chuàng)新與發(fā)展,太赫茲產(chǎn)業(yè)鏈逐漸走向成熟,并為下游應用提供了廣闊的可能性。
太赫茲通信技術(shù):
太赫茲成像,也被稱為亞毫米波成像,是一種利用太赫茲波進行成像的前沿技術(shù)。
其波長恰好位于紅外輻射和微波輻射之間。這種獨特的成像方式可以在完全不損害樣品的前提下,提供出色的高分辨率圖像,因此在多個領(lǐng)域如材料檢測、醫(yī)學成像和安全檢查中都得到了廣泛的應用。
根據(jù)成像技術(shù)的不同,可以進一步細分為時域成像和頻域成像。時域成像是通過精確測量太赫茲波在樣品中的傳輸時間,從而獲得樣品的二維圖像。頻域成像是利用經(jīng)過樣品后的太赫茲波的頻率變化,通過傅里葉變換技術(shù)來得到樣品的二維圖像。
從全球市場趨勢來看,太赫茲成像設備的銷量正在持續(xù)增長。其中,被動THz成像設備在銷量上占據(jù)了較大份額,但主動THz成像市場也在逐步擴大其市場份額。
產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是太赫茲技術(shù)的實際應用領(lǐng)域,包括安全檢查、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測和射電天文等。
國內(nèi)太赫茲安檢儀主要生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品特點:
當前在太赫茲產(chǎn)業(yè)鏈上下游,有眾多廠商正在積極布局,其中具有代表性廠商包括久之洋(成功研制出了國內(nèi)首臺便攜式太赫茲光譜分析儀設備);天海防務(太赫茲引信技術(shù));大恒科技(太赫茲光譜儀);亞光科技(太赫茲與紅外技術(shù));鳳凰光學(溝油快速檢測儀);賽微電子、陜西華達、四創(chuàng)電子、聚光科技等。
結(jié)語
6G網(wǎng)絡作為下一代移動通信技術(shù),對頻譜資源的需求日益迫切。太赫茲通信技術(shù)有望為6G網(wǎng)絡提供新的頻譜資源和解決方案,其獨特的頻譜特性和潛在的應用前景,正在成為通信、醫(yī)療、安檢等多個領(lǐng)域的研究焦點。長遠來看,太赫茲技術(shù)有望在未來得到更廣泛的應用和推進,也將為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級帶來巨大的機遇和挑戰(zhàn)。
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