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(圖1)。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。
*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。
圖1 太赫茲波在電磁波(電波、光)中的區(qū)域
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。
如果使用由地面基站組成的太赫茲波無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的遙感技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),我們就能夠更迅速地獲取到例如天氣、交通量、道路障礙物和人流等的詳細(xì)信息。或者從遙感通信終端的傳感器上獲取大數(shù)據(jù),AI(人工智能)就可以根據(jù)大數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)更詳細(xì)地預(yù)測(cè)交通堵塞和人流擁擠狀況并選擇路線進(jìn)行回避的性能。另外,由于遙感技術(shù)可以檢測(cè)出有人入侵場(chǎng)地,所以同時(shí)也具備安全防范傳感器的性能等,可用于多種用途。
太赫茲波容易被水吸收的特性在一些方面仍存在課題,但也有觀點(diǎn)認(rèn)為,該特性同時(shí)也可用于天體上微量水分的探查。在地面上,可以通過(guò)水分引起的電波傳播衰減來(lái)感知雨量,因此可以更低延遲并高精度地獲取局部降雨等氣象信息。
綜上所述,使用太赫茲波網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)揮通信和傳感功能,將會(huì)成為實(shí)現(xiàn)超智能社會(huì)的關(guān)鍵一步。
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