【導(dǎo)讀】太赫茲波在電磁波的分類(lèi)中，位于微波、毫米波等“電波”和可見(jiàn)光等“光”之間。通常，其頻率范圍是100GHz-10THz（太赫茲），波長(zhǎng)范圍是3mm-30μm左右，就是指電波和光重疊的區(qū)域。
太赫茲波在電磁波的分類(lèi)中，位于微波、毫米波等“電波”和可見(jiàn)光等“光”之間（下圖）。通常，其頻率范圍是100GHz-10THz（太赫茲），波長(zhǎng)范圍是3mm-30μm左右，就是指電波和光重疊的區(qū)域。
太赫茲波具有應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)去檢測(cè)物體和人體的"潛力"，也就是將網(wǎng)絡(luò)本身作為傳感器進(jìn)行活用的“遙感”技術(shù)。
太赫茲波在電磁波（電波、光）中的區(qū)域
在Beyond5G/6G時(shí)代，其活用備受期待的太赫茲波是什么？
電磁波與運(yùn)動(dòng)和熱量一樣，是一種能量形態(tài)，是指電場(chǎng)（電力作用的空間）和磁場(chǎng)（磁力作用的空間）一邊變化一邊進(jìn)行傳播的一種波。太赫茲波可以說(shuō)是接近于光的一種電波，具有穿透物質(zhì)或被物質(zhì)吸收的特性。
有觀點(diǎn)認(rèn)為，可以利用該特性測(cè)量出光吸收類(lèi)型，并根據(jù)光吸收類(lèi)型，將太赫茲波應(yīng)用于廣泛領(lǐng)域中的傳感和成像等方面，包括從分析物質(zhì)成分到使用無(wú)人探測(cè)器探索行星。
另外，太赫茲波的另一大特點(diǎn)是，其能量低于可見(jiàn)光，所以沒(méi)有X射線之類(lèi)的輻射風(fēng)險(xiǎn)，不需要管理資格。由于它對(duì)人體無(wú)不良影響，所以也可以活用在安全檢查方面，例如在機(jī)場(chǎng)入口等公共場(chǎng)所，檢查在場(chǎng)人員是否攜帶武器或可疑物品。
有關(guān)用于B5G/6G的太赫茲波，負(fù)責(zé)管理和監(jiān)督美國(guó)通信電波的聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC：Federal Communications Commission）為了開(kāi)展研究和實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)開(kāi)放了95GHz-3THz和寬頻帶。預(yù)計(jì)將和毫米波中的94GHz一樣，考慮將太赫茲波用于宇宙開(kāi)發(fā)等特殊用途。
在日本，B5G的特定實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)局的使用頻帶主要是從90GHz-300GHz的被稱(chēng)為“亞太赫茲波（sub-THz）”的頻帶開(kāi)始進(jìn)行研究和探討。90GHz-300GHz的“亞太赫茲波”可使用比5G毫米波寬10倍以上的帶寬。100GHz-1THz的太赫茲波作為21世紀(jì)30年代預(yù)想的B5G/6G的通用頻帶,其實(shí)用化正受到期待。在全球供應(yīng)鏈中，設(shè)備規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)的兼容性與新電波的標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)，因此隨著新設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)，人們對(duì)于完善國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注也在提高。
在5G中，使用的是比4G通信速度高且在較少的基站中可廣范圍接收電波的Sub6（3.7GHz/4.5GHz），以及通信速度比Sub6大約快16倍的通信區(qū)域狹小的毫米波（28GHz/39GHz）。在B5G/6G中，預(yù)計(jì)也會(huì)根據(jù)不同用途，區(qū)別使用不同頻帶的電波，以達(dá)到高效使用。
在太赫茲波網(wǎng)絡(luò)中備受期待的傳感器性能
如上所述，太赫茲波在用于檢測(cè)和分析物質(zhì)的設(shè)備上得以活用，目前正在研究的是，未來(lái)使用太赫茲波的通信網(wǎng)絡(luò)去檢測(cè)物體和人體，也就是將網(wǎng)絡(luò)本身作為傳感器進(jìn)行活用的“遙感”技術(shù)。
紅外線和LiDAR作為一項(xiàng)利用了光和電波的反射的遙感技術(shù)，目前已被用于汽車(chē)等設(shè)備中。另一方面，太赫茲波作為接近光的一種電波，我們期待它能同時(shí)具備更廣范圍的傳感性能和高速大容量的數(shù)據(jù)通信性能。比如，還有一種構(gòu)想是，就像穿透型傳感器或活用空間分辨率進(jìn)行成像的圖像傳感器那樣，根據(jù)太赫茲波的穿透和吸收等特性，將多個(gè)基站構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)加以活用。
使用太赫茲波網(wǎng)絡(luò)的通信和傳感的構(gòu)想圖
在太赫茲波通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超智能社會(huì)
太赫茲波無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的課題和所需技術(shù)
太赫茲波無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化在技術(shù)上還存在不少課題。
如上所述，太赫茲波是接近光的一種電波，其電波的直進(jìn)性比毫米波更高，還具有易受水分（雨水和大氣中的濕氣等）和障礙物（大樓、樹(shù)木、人體等）影響的特性。而該特性所產(chǎn)生的電波的傳播衰減量，以及根據(jù)該特性可以檢測(cè)出降雨量、物體、人體的存在等，正是太赫茲波的有利之處。
但另一方面，太赫茲波的這種特性是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中電波傳播方面的重大課題。這是因?yàn)?，將太赫茲波作為無(wú)線通信用的電波來(lái)使用時(shí)，對(duì)于將電波傳播到遠(yuǎn)方這一目的而言，水分和障礙物造成的損失、吸收、遮擋、穿透損耗、漫反射會(huì)成為不利條件。
另外，B5G/6G的傳輸和接收需要相關(guān)系統(tǒng)和軟件方面的技術(shù)，如通信控制技術(shù)、算法、設(shè)備管理，以及能夠從傳感數(shù)據(jù)中獲取有利用價(jià)值的信息或優(yōu)化控制的AI等。
與此同時(shí)，基站和終端所需的設(shè)備包括了支持高頻和寬帶電波的天線、濾波器、放大器、混頻器、本地振蕩器等。開(kāi)發(fā)這些設(shè)備不僅需要解決亞太赫茲波和太赫茲波的傳播特性存在的課題，同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)小型化、低耗電性，散熱性和穩(wěn)定性。
B5G/6G的近期研究和今后的技術(shù)革新，將在21世紀(jì)30年代為各種產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的用戶(hù)體驗(yàn)（UX），同時(shí)在許多國(guó)家面臨的勞動(dòng)人口、自然環(huán)境變化、自然災(zāi)害等未來(lái)預(yù)測(cè)發(fā)生的諸多問(wèn)題方面，作為解決方法之一正備受期待。
關(guān)于村田
株式會(huì)社村田制作所是一家進(jìn)行基于陶瓷的無(wú)源電子元件與解決方案、通信模塊和電源模塊之設(shè)計(jì)、制造與銷(xiāo)售的全球領(lǐng)先企業(yè)。村田致力于開(kāi)發(fā)先進(jìn)的電子材料以及領(lǐng)先的多功能和高密度模塊。公司員工和制造基地遍布世界各地。
（來(lái)源：Murata村田中國(guó)，作者： 陳琦）
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