太赫茲迎爆發(fā)風(fēng)口!6G通信重要核心技術(shù),布局龍頭全梳理
移動(dòng)通信大約每十年更新一代。當(dāng)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(yù)計(jì)商用時(shí)間將在2030年左右,其標(biāo)準(zhǔn)化制定工作預(yù)計(jì)會(huì)在2025年完成。
電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)給出的6G使用的頻段范圍可能范圍覆蓋了100GHz到3THz,這個(gè)范圍跨越了毫米波到太赫茲,由于頻率較高這個(gè)范圍的電磁波對(duì)障礙物的敏感度也較高。#6G#
目前,業(yè)界普遍認(rèn)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(wú)線通信,因此被認(rèn)為是未來(lái)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?chǎng)景中得到應(yīng)用。
根據(jù)國(guó)際電聯(lián)的定義,太赫茲輻射的頻段位于0.3THz-3THz,比學(xué)術(shù)定義的范圍更小。
太赫茲頻段的豐富的光譜信息和無(wú)損檢測(cè)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(gè)重要趨勢(shì)。
資料來(lái)源:華為6G白皮書(shū)
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(gè)領(lǐng)域中都有重要的應(yīng)用,包括超寬帶無(wú)線通信、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)、醫(yī)療診斷以及雷達(dá)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(shí)現(xiàn)超高的通信速率。
同時(shí),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(dǎo)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(huì)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(wú)線傳輸技術(shù)的應(yīng)用:
資料來(lái)源:太赫茲研發(fā)網(wǎng)
全球北美、中國(guó)和歐洲是太赫茲技術(shù)的主要市場(chǎng),其中北美的市場(chǎng)份額約占三成。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2021年全球太赫茲技術(shù)市場(chǎng)的銷(xiāo)售額達(dá)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(guó)的Microsemi(美高森美)公司和日本的Advantest(愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試)等是太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的主要參與者。
我國(guó)在2020年成功發(fā)射了全球首顆6G試驗(yàn)衛(wèi)星——“電子科技大學(xué)號(hào)”,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(tái)上進(jìn)行收發(fā)鏈路的建立和太赫茲載荷試驗(yàn),這也是太赫茲(THz)通信在空間應(yīng)用場(chǎng)景下的首次技術(shù)驗(yàn)證,標(biāo)志著我國(guó)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?zhǔn)崂?/h3>
太赫茲產(chǎn)業(yè)鏈的上游重點(diǎn)是太赫茲發(fā)生器和太赫茲探測(cè)器等核心設(shè)備的制造。
這些設(shè)備是支撐整個(gè)太赫茲技術(shù)的基礎(chǔ),要求制造過(guò)程具備高精度和高穩(wěn)定性。
太赫茲探測(cè)器作為探測(cè)太赫茲波的關(guān)鍵裝置,其種類(lèi)包括熱探測(cè)器、光電探測(cè)器和混頻探測(cè)器等,其中光電探測(cè)器尤為常見(jiàn),它利用太赫茲波與物質(zhì)的相互作用產(chǎn)生電荷來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)。
當(dāng)前,全球太赫茲發(fā)生器市場(chǎng)正在穩(wěn)步增長(zhǎng),中國(guó)市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度尤為突出,已經(jīng)成為全球最重要的消費(fèi)市場(chǎng)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(yīng)用開(kāi)發(fā)。涵蓋了太赫茲通信、太赫茲成像和太赫茲光譜等多個(gè)領(lǐng)域。目前,太赫茲通信的研究主要集中在太赫茲的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)方面。
通過(guò)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(yīng)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(chēng)為亞毫米波成像,是一種利用太赫茲波進(jìn)行成像的前沿技術(shù)。
其波長(zhǎng)恰好位于紅外輻射和微波輻射之間。這種獨(dú)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(gè)領(lǐng)域如材料檢測(cè)、醫(yī)學(xué)成像和安全檢查中都得到了廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)成像技術(shù)的不同,可以進(jìn)一步細(xì)分為時(shí)域成像和頻域成像。時(shí)域成像是通過(guò)精確測(cè)量太赫茲波在樣品中的傳輸時(shí)間,從而獲得樣品的二維圖像。頻域成像是利用經(jīng)過(guò)樣品后的太赫茲波的頻率變化,通過(guò)傅里葉變換技術(shù)來(lái)得到樣品的二維圖像。
從全球市場(chǎng)趨勢(shì)來(lái)看,太赫茲成像設(shè)備的銷(xiāo)量正在持續(xù)增長(zhǎng)。其中,被動(dòng)THz成像設(shè)備在銷(xiāo)量上占據(jù)了較大份額,但主動(dòng)THz成像市場(chǎng)也在逐步擴(kuò)大其市場(chǎng)份額。
產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是太赫茲技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域,包括安全檢查、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)和射電天文等。
國(guó)內(nèi)太赫茲安檢儀主要生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品特點(diǎn):
當(dāng)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(guó)內(nèi)首臺(tái)便攜式太赫茲光譜分析儀設(shè)備);天海防務(wù)(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(xué)(溝油快速檢測(cè)儀);賽微電子、陜西華達(dá)、四創(chuàng)電子、聚光科技等。
結(jié)語(yǔ)
6G網(wǎng)絡(luò)作為下一代移動(dòng)通信技術(shù),對(duì)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(luò)提供新的頻譜資源和解決方案,其獨(dú)特的頻譜特性和潛在的應(yīng)用前景,正在成為通信、醫(yī)療、安檢等多個(gè)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,太赫茲技術(shù)有望在未來(lái)得到更廣泛的應(yīng)用和推進(jìn),也將為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶來(lái)巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
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