羅德與施瓦茨在EuMW 2024上展示基于光子技術(shù)的6G超穩定可調太赫茲系統

羅德與施瓦茨（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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(wú)線(xiàn)數據傳輸系統的概念驗證，助力新一代無(wú)線(xiàn)技術(shù)的前沿探索。在 6G-ADLANTIK 項目中開(kāi)發(fā)的超穩定可調太赫茲系統基于頻率梳技術(shù)，載波頻率大幅超過(guò)500GHz。

在通往 6G 的道路上，重要的是要創(chuàng )建能夠提供高質(zhì)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(xué)技術(shù)與電子技術(shù)相結合是未來(lái)實(shí)現這一目標的選擇之一。在巴黎舉行的 EuMW 2024 大會(huì )上，R&S展示了在 6G-ADLANTIK 項目中對最先進(jìn)的太赫茲研究的貢獻。該項目重點(diǎn)開(kāi)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(kāi)發(fā)的太赫茲元器件可用于創(chuàng )新測量和更快的數據傳輸。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(xué)以及Spinner GmbH。

基于光子技術(shù)的 6G 超穩定可調太赫茲系統

概念驗證展示了用于 6G 無(wú)線(xiàn)數據傳輸的超穩定、可調諧太赫茲系統，該系統基于光子太赫茲混頻器，可在頻率梳技術(shù)的基礎上生成太赫茲信號。在該系統中，光電二極管通過(guò)光子混頻過(guò)程，將光頻略有不同的激光器產(chǎn)生的光學(xué)拍頻信號有效地轉換成電信號。光電混頻器周?chē)奶炀€(xiàn)結構將振蕩的光電流轉化為太赫茲波。由此產(chǎn)生的信號可進(jìn)行調制和解調，用于 6G 無(wú)線(xiàn)通信，并可在很寬的頻率范圍內輕松調諧。該系統還可擴展到利用相干接收太赫茲信號進(jìn)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(kāi)發(fā)也是該項目的工作范圍之一。

該系統的超低相位噪聲得益于TOPTICA 激光引擎中的頻率梳鎖定光學(xué)頻率合成器 (OFS)。R&S的高端儀器是該系統的組成部分：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&SSMA100B 射頻和微波信號發(fā)生器為 TOPTICA OFS 系統生成穩定的參考時(shí)鐘信號。R&S RTP 示波器以 40 GS/s的采樣率對光導連續波 (cw) 太赫茲接收器 (Rx) 后的基帶信號進(jìn)行采樣，以便對 300 GHz 載波頻率信號進(jìn)行進(jìn)一步處理和解調。

6G 和未來(lái)的頻段需求

6G 將為工業(yè)、醫療技術(shù)和日常生活帶來(lái)新的應用場(chǎng)景。元宇宙和擴展現實(shí)（XR）等應用將對延遲和數據傳輸速率提出新的需求，而目前的通信系統無(wú)法滿(mǎn)足這些需求。盡管?chē)H電信聯(lián)盟 2023 年世界無(wú)線(xiàn)電大會(huì )（WRC23）為 2030 年推出的首個(gè)商用 6G 網(wǎng)絡(luò )確定了 FR3 頻譜（7.125 - 24 GHz）中的新頻段供進(jìn)一步研究，但要充分發(fā)揮虛擬現實(shí)（VR）、增強現實(shí)（AR）和混合現實(shí)（MR）應用的潛力，高達 300 GHz 的亞太赫茲頻段也將不可或缺。