基於外部調製的太赫茲空間高速通信關鍵技術研究

《基於外部調製的太赫茲空間高速通信關鍵技術研究》是依託電子科技大學，由楊梓強擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：基於外部調製的太赫茲空間高速通信關鍵技術研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：楊梓強

項目摘要

太赫茲通信具有高速率和良好的波束寬度等優點，特別適合空間信息網路套用。本項目將研究基於外調製方式的太赫茲空間通信系統關鍵技術。採用人工微結構與高電子遷移率電晶體陣列結構相結合構建一種新型複合結構的太赫茲調製器，通過深化研究在外加電壓下單元結構中諧振模式、內部電場分布以及表面電流分布變化特性以及對入射太赫茲波傳輸特性的影響規律，掌握電控調製器的調控機制、設計方法與製備技術，研製出開關頻率大於10GHz、調製深度大於50%的調製器件；掌握一比特量化高速信號處理新方法，為超寬頻信號的耐奎斯特採樣瓶頸問題提供低功耗的解決方案；開展太赫茲空間高速通信方案研究，掌握基於壓縮感知的超解析度跟蹤對準算法。在0.2~1THz頻段構建通信原理驗證系統，開展原理驗證實驗，實現通信速率10Gbps。該項目的實施將為空間信息網路技術的發展提供新途徑，對提升空間信息網路實時海量數據的傳遞能力具有重要的意義。

結題摘要

本課題針對太赫茲空間高速無線通信的發展需求，開展了太赫茲高速調製器、跟瞄對準算法和高速基帶等關鍵技術研究，構建了10Gbps的太赫茲無線通信系統的原理驗證裝置，完成了實驗室高速通信實驗。探索新型相變材料的太赫茲波段電磁特性，結合人工電磁陣列結構，通過外加光信號控制實現太赫茲波的高速調製，研製出光控太赫茲波調製器；探索新型電磁陣列結構與AlGaN/GaN半導體調製摻雜異質結結合形成高電子遷移率電晶體（HEMT）陣列，通過電壓信號控制實現對自由空間傳播太赫茲波的快速調製，研製出電控調製器晶片，在0.34THz頻段調製速率實現了1Gbps；探索波導結合微帶線載入調製器單元結構實現高速太赫茲調製的機理，初步研製出原理器件，在0.22THz頻段實現了大於35dB的調製深度，調製速率具備10Gbps能力。針對太赫茲直接調製技術信號採樣速率高、基帶電路功耗大的難題，提出了太赫茲寬頻信道估計和補償技術、基於低量化比特的採樣和接收方法、基於機率計算的電路設計方法，研製出低複雜度、低功耗和小型化的直接調製高速基帶，基帶速率達到10Gbps；開展了空間通信的超解析度跟蹤對準算法研究，利用張量並行分解的唯一性，以及接收端天線陣的瞄準向量的特殊結構，設計無需格點的超解析度跟蹤對準方法。在上述關鍵技術研究的基礎，構建了0.34THz和0.22THz的太赫茲無線通信原理驗證系統，單路傳輸分別達到了1Gbps和10Gbps傳送速率。本課題共培養碩士研究生6名，博士研究生2名；發表SCI論文10篇，申請國內發明專利15項，授權1項，獲得美國授權發明專利2項。