6G亚太赫兹通信测试解决方案

SUB-THZ最新技术与应用

近日，国内首台太赫兹/6G大容量无线超网基站在石家庄铁塔公司试点成功，这标志着中国在太赫兹无线通信技术领域取得了重大新突破。

澳大利亚阿德莱德大学领导的国际团队开发出首个基于无基板硅基的超宽带集成太赫兹偏振复用器，并在亚太赫兹J波段（220—330 GHz）中对其进行了测试，该波段可用于6G及未来通信技术。这一创新提高了太赫兹通信系统的效率，并为构建更强大、更可靠的高速无线网络铺平了道路。人工智能在太赫兹超材料设计与优化领域的研究进展：人工智能技术在太赫兹超材料器件领域取得了显著的研究成果，通过自动调整超材料参数和优化结构，成功提升了在传感、调制、滤波等方面的性能，实现了诸如完美吸收和偏振转换等特定功能。这些进展显示了sub-THz技术在通信、传感、材料科学等领域的广泛应用潜力，特别是在6G技术的发展中扮演着重要角色。

6G频谱的太赫兹频率

5G使用非常高的毫米波频段，但是6G计划使用100 GHz 以上的更高频率，以便满足相较于5G NR而言更高的数据传输速率和更低的延迟需求。

目前，学术界关注使用最高 330 GHz 的频率进行通信；具体而言，无线行业重点关注 D 频段（110 GHz 至 170 GHz）和 中频段频谱（7 GHz 至 24 GHz）。

6G通信还将使用当前5G网络支持的所有频率，例如毫米波频率和传统的 Sub-8 GHz 频段。更重要的是，许多应用可以使用这些频率，例如无损成像（如安全扫描仪）和光谱学（如材料分析）。

太赫兹通信是6G的技术要素之一，其他技术要素包括通信感知一体化 (ISAC)（也称联合通信和传感 (JCAS)）、AI 和 ML以及可重构智能超表面 (RIS)。对于实现最大吞吐量和极低延迟而言，这项技术可能必不可少。此外，太赫兹通信还催生出各种新颖奇妙的应用，例如全息通信。

图一 5G和6G技术使用的频段

6G 太赫兹测试挑战

微波、毫米波和太赫兹技术截然不同。太赫兹频率为半导体组件带来了新的挑战，需要进行额外的信道探测来开发新的信道模型以用于更高的频率。

新的半导体组件需要开发用于太赫兹频率范围，以满足大规模市场的需求。这些组件必须在高频条件下具有高输出功率。这需要更大的带宽，对半导体行业而言是一个重要挑战，因为功率放大器（例如单片微波集成电路）等组件会严重影响整体系统的工作性能，包括输出功率、 效率、 带宽和其他特性。

只有充分了解电磁波传播的特性，才可能开发出6G中的亚太赫兹通信。因此，对 100 GHz 以上频率范围的信道传播测量的研究非常重要，因为目前这一频率范围尚未得到充分研究，其中的信道传播会受到人体、车辆和雨水等环境条件的严重影响。现有的5G信道模型必须经过验证和精心调整，以正确反映环境的影响，因此开发创新准确的太赫兹测量仪器成为6G研究中的重要一步。

图二 毫米波与THz频谱的特定大气层衰减

亚太赫兹信号产生与分析

使用SMW200A和FSW频谱与信号分析仪，配合射频前端与变频器，可实现从W波段到H波段的信号产生与分析，频率范围覆盖70 GHz-110 GHz，110 GHz-175 GHz，220 GHz-330 GHz，未来还会扩展至330 GHz以上。

图三 D波道道H波段信号生成与分析方案

在信号发射端，得益于优秀的设计，FE110/170ST射频前端的发射射频指标优异，可以与其他设备共频率参考，也可使用内置或外置本振信号，内置的放大器可实现较宽的功率动态范围，也可使用外部放大器提升最大输出功率，配合外置的带通滤波器可以进一步提升输出信号质量。

图四 FE170ST架构框图

在信号接收端， FE110/170RT射频前端的可以与其他设备共频率参考，也可使用内置或外置本振信号，内置的可变衰减器可实现较宽的功率动态范围，配合外置的带通滤波器可以进一步优化输入信号质量。

图五 FE170SR架构框图

无论在发射端还是接收端射频前端，当搭配外置滤波器或放大器时，放大器的频率响应数据可被射频前端自动补偿，使用者无需进一步对测试结果进行后处理。

总 结

罗德与施瓦茨推出了各种创新的测试与测量解决方案，能够生成和分析信号，满足6G太赫兹通信的要求。这有助于为下一代无线通信做好准备，进一步丰富深厚的测试与测量专业知识，并为6G研究开发创新解决方案。

罗德与施瓦茨业务涵盖测试测量、技术系统、网络与网络安全，致力于打造一个更加安全、互联的世界。成立90 年来，罗德与施瓦茨作为全球科技集团，通过发展尖端技术，不断突破技术界限。公司领先的产品和解决方案赋能众多行业客户，助其获得数字技术领导力。罗德与施瓦茨总部位于德国慕尼黑，作为一家私有企业，公司在全球范围内独立、长期、可持续地开展业务。