羅德與施瓦茨（以下簡稱“R&S”）在巴黎舉辦的歐洲微波周（EuMW 2024）上展示了基于光子太赫茲通信鏈路的6G無線數(shù)據傳輸系統(tǒng)的概念驗證，助力新一代無線技術的前沿探索。在 6G-ADLANTIK 項目中開發(fā)的超穩(wěn)定可調太赫茲系統(tǒng)基于頻率梳技術，載波頻率大幅超過500GHz。

圖：基于頻率梳技術的超穩(wěn)定、可調諧太赫茲系統(tǒng)

在通往 6G 的道路上，重要的是要創(chuàng)建能夠提供高質量的信號并且可以覆蓋盡可能寬頻率范圍的太赫茲傳輸源。將光學技術與電子技術相結合是未來實現(xiàn)這一目標的選擇之一。在巴黎舉行的 EuMW 2024 大會上，R&S展示了在 6G-ADLANTIK 項目中對最先進的太赫茲研究的貢獻。該項目重點開發(fā)基于光子和電子集成的太赫茲頻率范圍組件。這些有待開發(fā)的太赫茲元器件可用于創(chuàng)新測量和更快的數(shù)據傳輸。這些元器件不僅可用于 6G 通信，還可用于傳感和成像。

6G-ADLANTIK 項目由德國聯(lián)邦教育與研究部 (BMBF) 出資，R&S負責統(tǒng)籌協(xié)調，合作伙伴包括 TOPTICA Photonics AG、Fraunhofer-Institut HHI、Microwave Photonics GmbH、柏林工業(yè)大學以及Spinner GmbH。

基于光子技術的 6G 超穩(wěn)定可調太赫茲系統(tǒng)

概念驗證展示了用于 6G 無線數(shù)據傳輸?shù)某€(wěn)定、可調諧太赫茲系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于光子太赫茲混頻器，可在頻率梳技術的基礎上生成太赫茲信號。在該系統(tǒng)中，光電二極管通過光子混頻過程，將光頻略有不同的激光器產生的光學拍頻信號有效地轉換成電信號。光電混頻器周圍的天線結構將振蕩的光電流轉化為太赫茲波。由此產生的信號可進行調制和解調，用于 6G 無線通信，并可在很寬的頻率范圍內輕松調諧。該系統(tǒng)還可擴展到利用相干接收太赫茲信號進行元器件測量。太赫茲波導結構仿真和設計以及超低相位噪聲光子參考振蕩器的開發(fā)也是該項目的工作范圍之一。

該系統(tǒng)的超低相位噪聲得益于TOPTICA 激光引擎中的頻率梳鎖定光學頻率合成器 (OFS)。R&S的高端儀器是該系統(tǒng)的組成部分：R&S SFI100A 寬帶中頻矢量信號發(fā)生器為光調制器創(chuàng)建基帶信號，采樣率為 16GS/s。R&S SMA100B 射頻和微波信號發(fā)生器為 TOPTICA OFS 系統(tǒng)生成穩(wěn)定的參考時鐘信號。R&S RTP 示波器以 40 GS/s 的采樣率對光導連續(xù)波 (cw) 太赫茲接收器 (Rx) 后的基帶信號進行采樣，以便對 300 GHz 載波頻率信號進行進一步處理和解調。

6G 和未來的頻段需求

6G 將為工業(yè)、醫(yī)療技術和日常生活帶來新的應用場景。元宇宙和擴展現(xiàn)實（XR）等應用將對延遲和數(shù)據傳輸速率提出新的需求，而目前的通信系統(tǒng)無法滿足這些需求。盡管國際電信聯(lián)盟 2023 年世界無線電大會（WRC23）為 2030 年推出的首個商用 6G 網絡確定了 FR3 頻譜（7.125 - 24 GHz）中的新頻段供進一步研究，但要充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和混合現(xiàn)實（MR）應用的潛力，高達 300 GHz 的亞太赫茲頻段也將不可或缺。