美高梅正规官网中电科技第41研究所研发出成套太赫兹测试解决方案 世界唯一

  日前,我市中电科仪器仪表有限公司研发的“毫米波与太赫兹(50GHz~500GHz)测量系统”项目获中国电子科技集团2017年度科技进步特等奖,打破了核心技术的国外垄断,步入国际领先水平。

有这样一个团队,十年磨一剑,稳扎稳打,将太赫兹测试频率发展到500GHz,研制的4种仪器和3种测试系统,全部覆盖了50GHz——500GHz频率范围,填补了国内空白,中国电子科技集团公司第41研究所成为世界上唯一能够提供成套测试解决方案的供应商。在“毫米波与太赫兹测量系统”项目第一完成人、中国电子科技集团公司测试仪器首席科学家年夫顺的带领下,该课题取得了“2018年度国家进步奖二等奖”的不菲成绩。

去年10月,是德科技(Keysight
Technologies)公司向纽约大学无线公司捐赠了一些用于研究电信技术的硬件设备。其中包括一台可测量高达110千兆赫频率的设备、毫米波和宽带信号分析和生成工具,以及用于高级时域分析和RF/毫米波功率测量功能的尖端硬件。

美高梅正规官网,发布日期:2018-04-10

然而,年夫顺认为,太赫兹技术尚处于发展阶段,大多数仍处于关键技术攻关和技术熟化的过程,离大范围应用还有较大差距。

此外,收发器还使用了一种新的数据处理方法,其中包括必要的收发和解调硬件。

  中电仪器是是我国大型科技军工集团中国电科在我市设立全资子公司,其研制开发的太赫兹测试仪器已广泛应用于清华、北邮、华为等国内众多知名企业和科研机构,研制开发的“110GHz高灵敏度太赫兹接收前端”已大批量应用于国内安检仪器,全面实现了太赫兹安检仪核心器件国产化。中电仪器作为我国太赫兹测试仪器行业的领军者,将为加快我市产业转型升级、推进军民融合深度发展和新旧动能转换综合试验区建设中走在前列提供支撑。

仪器,是开展毫米波与太赫兹测试技术发展的基本工具和手段。从事相关技术研究和产品开发的高等院校、研究机构以及相关企业,都离不开测试仪器。年夫顺表示,团队开发研制了人体安检设备的核心部件,先进太赫兹检测技术提升了国产人体安检仪的检测灵敏度,同时也满足了空间通信、5G移动通信毫米波天线等设备的测试需求。

实际上,UCI研究人员研发的芯片还处于原型形式,是一个4.4平方毫米的收发器。该收发器主要在115GHz到135GHz频率之间工作,并能够在30厘米的距离上实现每秒36千兆比特的数据速率。

2006年,刚刚从事太赫兹测试技术研究时,年夫顺带领团队把太赫兹技术研究常用的4种测试仪器和3种测试系统作为研制重点,并且提出了测试频率从50GHz开始,向更高频率逐步整体推进的发展思路。

此外,该芯片的工作频率为115GHz到135GHz之间,并且在30厘米的距离上能实现每秒36千兆比特的数据速率。

  中电仪器太赫兹测试技术研发团队依托国家863、预研、型号和科学仪器重大专项等一系列重点项目的支持,研制出频率至0.5THz的太赫兹矢量网络分析仪、太赫兹信号源、太赫兹频谱仪和太赫兹功率计等系列化产品,并突破0.75THz核心芯片、关键电路、关键部件、精密加工等关键技术,同时也对1.1THz核心芯片及电路进行了技术攻关并取得良好进展。

太赫兹波又称远红外波,曾被评为“改变未来世界的十大技术”之一,它是电磁波段中最后一段未被人类充分认识和应用波段。由于频率高、脉冲短、穿透性强,且能量很小,对物质与人体的破坏较小,所以与X射线相比,太赫兹成像技术和波谱技术更具优势,在空间探测、医学成像、安全检查、宽带通信等方面具有广阔的前景。

它采用55-nm SiGe BiCMOS工艺制造,占用2.5
x3.5mm²的芯片面积,包括PAD和测试电路(2.5mm²有效面积),并且消耗的总直流功率为200.25mW。
二、6G通信技术研究早已开启

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他还认为,当该芯片传输数据的频率越高,就意味着人们能够从运营商那获得更大的带宽。

“一旦毫米波与太赫兹技术成熟,大面积推广应用,项目科研成果将走出实验室进入生产线,不仅可以促进毫米波与太赫兹科学研究工作,而且还能够支撑毫米波与太赫兹产业发展。”尽管研制难度很大,但在年夫顺的带领下,团队创新的步伐始终没有停止,正以更高的激情、更饱满的热情,攀登更高的科技高峰,以实际行动为太赫兹技术研究和工程应用提供强有力支撑。

一、芯片每秒数据速率为36千兆比特

年夫顺指出,目前,750GHz测试仪器和测试系统已基本具备推广应用条件,即将投放市场,同时,团队正在开展1.1THz测试仪器和测试系统研制工作。

编 | 韦世玮

那么,究竟什么是太赫兹波呢?

虽然现在讨论6G的发展似乎还为时过早,但这终归也是未来通信技术发展的一大趋势,包括加州大学纳米通信集成电路实验室在内的科研机构和其他高科技企业,也早已在这一领域开展竞争。

边科研,边宣传,边推广应用,到2016年底,毫米波与太赫兹测试系统已用于国家“核高基”和“宽带移动通信”等重大专项,“风云”卫星、空中和天基通讯平台、成像雷达、新型人体安检仪等重点项目,用户超过200家,并远销海外。

该研究论文的第一作者Hossein
Mohammadnezhad表示,他们最新研发的收发器是目前第一个在115GHz到135GHz频段提供端到端功能的设备。

“此次获得国家奖,是对我们十几年工作的肯定,大大增强了我们的自信心,激励我们向更高的目标迈进,更重要的是提高了国产仪器的知名度,提高了国内广大用户使用国产仪器的信心,特别有利于国产仪器的进一步推广应用,必将带来更显著的经济效益和社会效益。”年夫顺说。

总的来说,95GHz至3THz的频谱延伸到300GHz至3THz的范围,被定义为“高频率”。在FCC的开放的低端频谱中,95GHz至300GHz的信号在技术上仍然是毫米波,因为它们处于或高于波长1毫米。“亚毫米波”则是300GHz至3THz的信号波长,这段波为1毫米或者不到1毫米。

他提出,对于太赫兹技术的未来应用,应理性分析,对于关系到国家重大命脉的应用,可以不计成本,集中资金重点突破。对于太赫兹科学研究和工业应用,则要注重市场分析,支持能够工业化的太赫兹技术发展,把微波毫米波频段已经取得的成功经验和研究成果,转移到太赫兹波段,构建小型化、低成本、物美价廉的太赫兹系统。

同时,他们还希望这项技术能结合适合的波束形成天线,消除目前通信传输技术对光纤电缆的需求,从而降低硬件、冷却和电力的成本,而类似的技术也将帮助下一代自动驾驶汽车的更新和研发,并促进更强大的宽带服务的落地。
结语:未来又将是一场深刻而剧烈的变革

十年如一日,创新团队稳扎稳打,逐步提高测试频率。团队开展了太赫兹核心芯片研究,解决了太赫兹器件问题,研制了50GHz——500GHz四种测量仪器和三种测量系统,填补了国内空白,实现了核心器件、部件、仪器到测试系统全产业链自主可控。“经过2017年和2018年的持续发展,目前测试频率已经可以到750GHz。”年夫顺对记者说。

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电话、IPAD、手机等等被人们完全依赖的产品,随着数字化时代的发展,植入人们生活的同时,也精确折射出了人类掌握和使用频谱的能力。从电报到5G通讯,实际上就是一个关于如何更有效率利用频谱的故事……

虽然,5G移动网络和设备在全球范围内仍处于起步阶段,现在讨论6G似乎还为时过早。但科研人员们对下一代6G的研究已在进行中,美国、芬兰和韩国的主要无线研究人员大约在一年前,就开始关注“亚毫米波”频谱的潜力。

随着现代电子信息技术快速发展,微波频段电磁信号密度越来越高。我国雷达、通讯、安全检测、无损探测、生物医学、气象遥感、空间探测等领域相继采用了毫米波与太赫兹体制,激发了毫米波与太赫兹技术创造热情,促进了毫米波与太赫兹技术创新发展。

由于这些超高频无线电信号具有独特的特性,且缺乏对相同光谱的竞争性应用,因此研究人员们预计,超高频无线电信号能够快速传输庞大的数据量,这些数据量足以将拥有人脑水平的计算能力从服务器实时传输到便携设备。

针对UCI最新研发的微型无线电芯片,UCI电子工程和计算机科学教授Payam
Heydari表示,他们为研发的最新芯片取名为“超5G(beyond
5G)”,因为该芯片可以达到的速度和数据速率比无线标准的能力高出两个数量级。

智东西

此外,以色列芯片制造商TowerJazz和意法半导体公司还对加州大学欧文分校的这个6G项目提供了协助,并认为该技术将会应用在非便携式电子产品设备中。

加州大学研究人员研发的芯片,拥有能够减少能源使用并实现高速数据处理的能力,有望成为未来6G通信标准的基础。

目前,5G通信主要有FR1和FR2两个频率范围。其中FR1就是我们通常所说的5G
Sub-6GHz频段,该频段低于6GHz,是当前5G的主流应用范围,而FR2是高频率范围,主要为5G毫米波频段。

是德科技的这笔捐赠为纽约大学无线公司创建下一代6G蜂窝技术,并进一步开发5G研究提供了巨大帮助。
三、半导体企业提供的帮助

虽然,我们还无法预测6G技术的未来,但可以肯定的是,这一技术也许将会给人们的生活带来一场深刻而剧烈的变革。

导语:5G还没彻底商用落地,6G就已等不及起跑,研究人员为研发“亚毫米波”频谱技术很“心急”。

今年3月,美国联邦通信委员会(Federal Communications
Commission,简称FCC)开放了95GHz至3THz频段进行实验,该许可证生效长达10年,为美国公司测试和销售5G无线设备创造了合法途径,同时也在一定程度上推动了6G和7G网络技术的研发。

▲FCC主席Ajit Pai

目前,该研究成果已于美国时间2019年7月9日发表在《IEEE固态电路杂志(IEEE
Journal of Solid-State
Circuits)》中,论文名为《一种基于直接解调方法的多相位射频115-135GHz
8PSK接收器(A 115-135-GHz 8PSK Receiver Using Multi-Phase
RF-Correlation-Based Direct-Demodulation Method)》。

4G通信技术已经对人们的生活带来了翻天覆地的变化,5G落地将要给人们生活和行业技术带来的影响还在热烈讨论中,更别说目前还在技术研发阶段的6G。

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相比之下,目前最新的毫米波5G芯片使用的是更小的24GHz至39GHz频段。虽然这一距离更远,但它的峰值数据速率在6gbps以下。

智东西7月17日消息,美国当地时间7月16日,加州大学欧文分校(University of
California,
Irvine,简称UCI)纳米通信集成电路实验室的研究人员宣布,他们研发了一种微型无线电芯片,可以在100GHz频率的范围内发送和收发数据。

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