相对于猎杀潜艇，爱好和平的种花家显然更愿意将太赫兹技术用到6G和星链通信上。

01

国内首台太赫兹/6G无线超网基站落地

“使用一代，建设一代，研发一代”的移动通信发展节奏让我国逐渐从2G、3G时代的追赶实现4G\5G时代的弯道超车，而在各国争夺6G时代话语权的当下，我国太赫兹/6G无线超网基站的率先落地，再一次让我国通信技术走在了全球各国前列。

根据无线通信技术国际标准化组织3GPP的预估，世界各国的6G将在2030年前后普及，实现每秒100GB左右的通信速度，相当于现在5G通信速度的10倍，算起来，还有5年多时间。

8月下旬，国内首台大容量太赫兹/6G无线超网基站日前在石家庄铁塔公司试点成功（2周测试），这是太赫兹无线通信技术首次在铁塔或运营商实际应用环境中投入使用和测试，并取得圆满结果。（其测试报告和试点视频可从无线超网重点创新实验室公众号下载。）

在这次试点合作中，铁塔公司选择了具有挑战性的真实铁塔环境，检验对最具挑战性的实际数据业务的支持。

试点安装的爱达超网太赫兹/6G无线超网基站跨越2座铁塔进行点到点通信，相距约1公里，中间的两座铁塔对信号有遮挡，基站摇晃幅度约30厘米。

每个方向的工作带宽设置在最基础档。

无线信号跨越繁忙的市区主干道，时刻受到川流不息的公交车、卡车、汽车、电车、摩托车等车辆和人流的影响。

通过基站间构成的大容量太赫兹无线通道，桥接光纤网络，传输真实的4K超高清视频业务，视频信息源是用于智慧交通的全景摄像头，每个全景摄像头由4个4K超高清摄像头和1个旋转扫描摄像头组成。

试点不间断连续运行超过2周，经受了狂风大作，大雨倾盆而下的特别恶劣雷电大雨天气的考验。

测试实际有效带宽为1Gbps，延时低于1ms，视频图像主观、客观质量指标均达最高水准。

太赫兹无线通信技术属影响未来的重大关键技术，是目前最前沿无线通信技术，世界范围内普遍处于研究实验阶段，真实情况下的测试，标志着无线超网技术远远走在了前列，进入了产业化阶段。

02

卡住6G咽喉的太赫兹技术

人类从认识电磁波后，就开始了利用电磁波改造世界的历程。远到卫星通信技术，近到厨房中使用的微波炉，电磁波给人类的生产生活带来了极大的便利。然而，在可见光和微波之间还存在着“间隙”，一段没有被广泛开发利用的波段——太赫兹波。

太赫兹技术（Terahertz Technology，简称THz）是指频率范围在0.1至10 THz（波长为3 mm至30 μm）之间的电磁波技术。这一频段介于毫米波和红外光之间，具有高投射性、低能量性、瞬态性等特点，被认为是未来6G通信的重要技术方向。

6G相比5G有很多优势，比如更高的速率、更低的时延、更广的连接，以及更可靠的保密性、更高的方向性等，这些优势都需要依靠太赫兹来实现。太赫兹频段已被认为是未来6G的太比特每秒（Tbps）通信速率的重要空口技术备选方案。

从2G到6G，每一代的移动通信都以带宽扩展为目标，通信带宽的增加意味着信道容量的增加，以支持更大的通信速率。提升带宽的核心路径主要包括载波频率的提升。5G首次将移动通信技术拓展到了24GHz至50GHz的毫米波频段，而6G的通信速率或将达到1Tbps，最高达到5G的100倍。

这里不得不提频谱和通信速率之间的关系，频谱带宽是指信号所占用的频率范围。一般来说，频谱带宽越宽，通信速率越高。过去数年间，移动通信技术经历了多次重大变革，其中频谱占用的变化是非常关键的。

2G网络主要使用了900MHz和1800MHz这两个黄金频段。这些频段因其覆盖广、信号质量好而被广泛使用。然而，随着技术的发展和用户需求的增加，2G网络的频谱效率较低且利用率不高。

3G网络在2G的基础上进一步扩展了频谱资源，但同样面临频谱紧张的问题。3G网络主要使用了1900MHz频段，并逐渐向更高频段扩展以提高频谱利用率。

4G网络引入了更多的频段，包括1800MHz、2100MHz等，同时采用了更高效的调制技术和多天线技术来提升频谱效率。尽管如此，随着用户数量和数据需求的增加，4G频谱资源也逐渐变得紧张。

5G网络对频谱的需求更为复杂和多样化。为了满足不同的应用场景（如eMBB、URLLC和mMTC），5G需要使用从低频到高频的广泛频段。具体来说，5G将使用3.5GHz、24GHz、28GHz甚至更高频率的频段。此外，5G还采用了Massive MIMO技术，通过增加天线数量和采用波束成形技术，显著提高了频谱效率。

随着5G的发展，部分2G和3G频段将逐步退网并重新分配给5G使用。例如，释放900MHz和1800MHz频段可以为5G提供更多的优质资源。这种频谱重耕策略不仅可以提高频谱利用率，还能降低运营商的成本。

从2G到5G的过程中，频谱占用经历了从低频到高频的转变，并通过技术创新和频谱重耕实现了更高的频谱利用效率。

“频谱带宽越宽，通信速率越高”固然是事实，但有个让人尴尬的技术现状是频率愈低绕射效果愈好(KHz>MHz>GHz)，绕射效果愈好代表可以在传递途中绕过障碍物，因此虽然基地台在室外，但是频率MHz的电磁波可以绕过墙壁进入室内，我们在室内可以讲手机，收音机在室内可以听音乐，而卫星通讯使用GHz的电磁波无法绕过屋顶，因此必须在屋顶安装碟型天线接收信号再传送到室内。

同理，室内收不到卫星定位(GPS)的信号，显然低频电磁波的通讯死角比较少，所以比较方便，但是电磁波的频率愈低波长愈长，代表天线愈长不容易缩小，如何设计天线是另外一个问题。

而在通信标准迭代过程中，另一个麻烦的问题是虽然2G、3G网络退出主流舞台，但并不代表其设备彻底停用，包括各种无线外设，也会占用频谱。

不同的通讯组件必须使用不同的频率范围来通讯，不然会互相干扰，因为“通讯组件只认频率不认人”，因为无线通信的传输介质是我们眼睛可以看到的空间，而我们大家是共享同一个空间，所有的信号都往同一个空间里丢，如果频率相同会互相干扰，如收音机用了无线电视就不能用，无线电视用了手机就不能用，中国移动用了中国联通就不能用。

因此各家电信厂商都必须取得使用执照才能经营无线通信业务，由于可以使用的频率范围有限，通常会以公开标售的方式让出价最高的电信厂商取得使用执照。

这样一来，“频谱带宽越宽，通信速率越高”同“频率愈低绕射效果愈好”就成为了两个矛盾的存在，体现在终端市场人们就会发现5G“穿墙”效果不行。而最先被人类大量使用的是特性介于两者之间频率MHz的电磁波，无线电视、移动通讯、调幅广播(AM)、调频广播(FM)都先用这个频率，用完了该怎么办呢？总不能往下挖KHz的电磁波吧！因此只能往上挖GHz的电磁波了！

第二代移动电话(2G)原本使用900MHz，就是所谓的“GSM900”，后来要再增加频率只能提高到1800MHz，就是所谓的“GSM1800”，那么3G和4G要再增加频率只能提高到1~3GHz，现在5G第一阶段要再增加频率只能提高到3~6GHz，就是所谓的“Sub 6GHz”，5G第二阶段要再增加频率只能提高到20~60GHz，就是所谓的“毫米波(mmWave)”，那么6G要再增加频率怎么办？当然只能再往上挖使用频率THz的“太赫兹(THz)”电磁波了。

当前，太赫兹频谱资源开发利用受到了世界各国的高度重视和大力发展。

日本将开发太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首；欧盟己将发展太赫兹通信列为了6G研究计划；ITU在WRC-19大会专设议题1.15，以确定运行在275GHz以上频段的陆地移动和固定业务系统的技术与操作特性，包括研究相关频谱需求、建立0.275-0.450THz频段范围内的传播模型、开展业务间电磁兼容分析、确定候选频段等。

为了在6G通信时代获得更多的话语权，未来6G可能会在太赫兹频段进行开垦，以寻求比5G更高的速率和更大的带宽。

03

星链通信的“信使”

太赫兹技术除是6G通信时代时代的核心技术外，其在卫星通信方面的作用更为关键。

太赫兹通信技术可以实现每秒Tb级的通信容量，比当前5G通信速度提升100倍以上。这种高带宽特性使得太赫兹通信非常适合用于卫星通信，能够提供大容量、高速率的数据传输。此外，太赫兹波在太空环境下可以实现无损传输，并且用较小的发射功率就能实现远距离通信。

太赫兹通信技术在低轨星间通信中也显示出巨大的潜力。通过集成化太赫兹射频前端、高增益太赫兹天线和高速调制解调等关键技术，可以实现低轨卫星之间的高速大容量传输。这为未来低轨宽带卫星网络的发展提供了重要保障，并将为6G地面移动通信提供技术支撑。

相比其他通信技术，太赫兹波的能量相对较低(低至光波能量的1/100至1/1000)且不会导致任何化学结构变化。它位于气体分子的分子转动跃迁和弱键的振动跃迁频段。因此，太赫兹波可以通过干燥、非金属和非极性材料传播，而衰减程度很低。

这一特性意味着太赫兹波在真空中的衰减可以忽略不计，因此在真空中传播的太赫兹波可以保持很高的强度和品质，极为适合宇宙中卫星间的通信。

太赫兹通信技术还被广泛应用于气象卫星和其他空间探测任务中。例如，欧洲的MetOp-SG气象卫星搭载了微波湿度和温度辐射计（MWS），覆盖频率从23.8 GHz到229 GHz，用于探测大气水汽和温度垂直分布数据。我国也在“十三五”期间开展了太赫兹冰云探测仪的预研工作，并计划在下一代风云气象卫星中搭载太赫兹冰云辐射计，以提高冰云微物理参数的准确测量能力。

同时，我国已经成功发射了全球首颗面向6G的太赫兹通信试验卫星“电子科技大学号”，这是太赫兹通信在空间应用场景下的全球首次技术验证。该卫星将在太赫兹载荷试验中建立收发链路，进一步推动太赫兹通信技术在卫星领域的应用。

04

让“隐形战机”无处遁形

太赫兹除在6G和星链通信应用上表现出色外，更是各国军队大佬看重的“香饽饽”。

太赫兹可以说生就拥有“火眼金睛”，由于具备透视功能，这种安检仪几年前在美国使用时就被誉为“裸体安检”。相较于传统的金属安检仪，人们通过太赫兹安检仪的一瞬间就能在安全无辐射、身体无接触的情况下，实现360°无死角实时成像。

对于拥有“透视眼”的太赫兹技术而言，安检赛道多少有些大材小用了。

使用太赫兹波的雷达，还能让现有的“隐形战机”无处遁形。通常所说的隐身技术，主要是靠形状、吸波涂层来吸收或改变雷达波的传播方向来实现的。常规的雷达在探测雷达截面很小的隐身战机时往往显得“力不从心”。

当前隐身技术主要靠形状、吸波涂层、形成等离子云吸收或改变雷达波传播方向等来实现隐身,这些绝招太赫兹几乎全部免疫。太赫兹波波长远小于微波与毫米波的波长，因而可用于探测更小目标并实现更精确定位。同时,太赫兹波又包含了丰富的频率和宽广的带宽，能以成千上万种频率发射纳秒级脉冲，进而大大超出现有隐身技术的“屏蔽”范围。

而处于电磁频谱过渡区域的太赫兹，则可以用于探测更小的目标和进行更精确的定位，并且“跳出”隐形战机所针对的传统频段，实现“降维打击”。一旦太赫兹雷达技术成熟并应用在军事领域，隐形战机最引以为傲的技术优势将不复存在。

如美国诺斯罗普·格鲁门公司研制、配装美国及其盟国多型军机的AN/AAR-54紫外告警系统，可有效识别隐身武器。2020年初，美国国防高级研究计划局启动混合模式超大规模集成电路项目，旨在为军事太赫兹雷达和通信提供高性能的芯片。

同时,战场态势感知也是太赫兹的“拿手好戏”。采用合成孔径技术的太赫兹雷达所使用的太赫兹波长要远远小于微波雷达所采用的电磁波,因此具有更高的分辨率和信噪比,可获取比微波雷达更清晰的目标外形特征,从而提高目标图像的分辨率。此外,太赫兹合成孔径雷达还具有优良的穿透沙尘烟雾的能力,可实现全天时、全天候战场态势感知,在军事侦察、军事测绘以及空间态势感知等领域中有着广阔的应用前景。

2020年，德国弗劳恩霍夫工业数学研究所将量子传感器技术应用于太赫兹探测器；同年，瑞士苏黎世联邦理工学院提出了一种光纤耦合的紧凑型等离子体超宽带探测器，检测带宽达2.5THz。以上，都将提升军事预警侦察系统感知战场态势的水平。

从6G/星链通信到军事侦查、反隐身，一个属于太赫兹的时代，正在加速向我们走来。谁先掌握了这一能够有效破解“战场迷雾”的技术，谁就将占据未来通信科技的制高点！