140 GHz高速无线通信技术研究

太赫兹频段的宽带特性使得其在高速无线通信领域存在巨大的应用潜力,当前太赫兹通信存在的主要问题是辐射功率低、大气衰减严重及调制解调困难。该文在提出了基于肖特基二极管次谐波混频技术+16 QAM高速数字调制解调技术的太赫兹波超高速信息传输系统实现方案,该方案提高了太赫兹通信的频谱效率。并在国内首次实现了140 GHz无线通信实验系统,以实验方法验证了太赫兹信道的幅相失真特性完全满足高阶数字信号的传输要求。该系统在0.5 m距离上实现了10 Gbps无线传输实验和高清视频传输,辐射功率-3 dBm,系统误码率小于1e-6。     

310 GHz太赫兹通信系统设计

太赫兹波具有传输速率高、容量大、方向性好、抗干扰能力强等特点,由于大气损耗大和大功率源的缺乏,较适用于短距离无线通信。基于300 GHz频段的优良特性,设计了一种310 GHz太赫兹无线通信系统。通信链路基于美国亚毫米波与太赫兹产品制造公司(VDI)的谐波混频和超外差收发,系统主要由倍频器、功率放大器、滤波器和VDI次谐波混频器构成。根据链路预算搭建实际通信系统,仿真和实验结果证明：随着通信速率的升高,解调信号的失真逐渐增加。通信距离1 m条件下,系统能实现10 Gbps无误码传输,当速率达到11 Gbps时,误码率为5×10-6。     

微型化太赫兹集成器件的前沿技术进展

针对国际上太赫兹器件技术进展予以概括和分析,提炼出共振隧穿二极管、单向载流子传输光电二极管2种可行的小型化器件方案。在材料生长和器件结构方面分析了太赫兹波的产生原理和难点,在系统应用方面解释了短距离高速通信的实用案例。目前,采用共振隧穿二极管已实现2.5 Gbps速率的300 GHz无线通信演示实验,采用单向载流子传输光电二极管在该频点下实现了12.5 Gbps的无线通信实验。     

140GHz高速无线通信技术研究

随着经济的发展以及互联网技术的进步,人们对于无线通信的速率要求越来越高。高速无线通信从传统的Mbps转变为Gbps已经成为一个研究热点之一,现阶段已经取得了较大的进步。目前140GHz高速无线通信技术主要存在的弱点是辐射功率不够高、调节调制过程中比较困难以及受到天气的影响较重等,本文将从太赫兹通信验证系统、光通信系统以及微波毫米波通信系统等角度出发,研究显示太赫兹通信验证系统对140GHz无线通信技术的应用前景比较广泛。     

石墨烯太赫兹调制器及330 GHz无线通信系统

现有太赫兹无线通信系统通常采用微波倍频或直接调源的方式。本文从太赫兹波空间调制技术出发,研究了一种基于直接调制技术的太赫兹无线通信系统。重点探索了一种基于石墨烯/半导体硅的复合结构(GOS),研究出调制速率达到1 MHz,调制深度50%以上,工作频带覆盖0.2 THz~2 THz频段的新型全光学太赫兹调制器。在此基础上,构建了330 GHz载波频率的太赫兹无线通信系统,实现了1 Mbps的通信速率。     

太赫兹无线和有线融合通信技术的研究与展望

随着5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展,对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性,具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一,但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点,太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术,重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状,并通过基于强度调制直接检测实现1.485 GBaud 350 GHz的1 m太赫兹光纤有线实时传输视频实验,展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。     

太赫兹通信系统的研究现状与应用展望

随着无线通信技术的发展,对无线通信速率和频率的要求逐年提高。现有无线通信频段已趋于饱和,而太赫兹频段是一个全新的空间。本文按照产生方式分类对近年国内外太赫兹通信研究最新进展进行了综述,并给出未来太赫兹通信系统在光载无线通信、空间领域、军事领域上的可能应用方向。     

高速长距离太赫兹通信系统研究现状与难点综述

随着低频段频谱资源日益紧张,无线通信载波频率开始向太赫兹频段发展,近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一。围绕高速率长距离太赫兹通信系统,对比全电子学和光电子学2类太赫兹通信系统架构,介绍2类不同架构通信系统的国内和国外研究现状,总结全电子学和光电子学通信系统的优缺点,分析太赫兹通信系统的技术难点问题,为高速长距离太赫兹通信技术的发展提供参考。     

电磁Metamaterials调制器研究

对电磁Metamaterials进行了介绍和研究,设计了一种工作在360GHz的电磁Metamaterials。通过详细研究表明,其可以利用光电导效应制作出工作于360GHz的太赫兹调制器。并对采用该技术搭建360GHz高速无线通信系统的可行性进行了简要分析。本方法还可以应用到利用该材料的其他频段上,尤其是太赫兹频段上可以表现出其优势。     

太赫兹高速无线通信：体制、技术与验证系统

对太赫兹高速无线通信的国内外现状和发展趋势进行了全面的综述与分析。首先介绍了太赫兹通信的特点、频段和调制体制。在此基础上详细讨论了太赫兹无线通信的关键技术,包括太赫兹产生和功率放大技术、太赫兹接收检测技术、太赫兹调制解调技术、太赫兹传输技术、太赫兹高速通信数据流和网络协议技术、太赫兹集成微系统技术;然后重点介绍了日本、德国、美国和中国的几个典型的太赫兹通信验证系统;最后对太赫兹高速无线通信的应用和发展进行了展望。     

The Research on 220GHz Multicarrier High-Speed Communication System

This paper presents our investigation into a 220 GHz multicarrier highspeed communication system based on solid state transceivers.The proposed system has eased the demand of high sampling rate analog-to-digital converter(ADC)by providing several signal carriers in microwave band and converting them to 220 GHz channel.The system consists of a set of 220 GHz solid-state transceiver with 2 signal carriers,two basebands for 4 GSPS ADCs.It has achieved 12.8 Gbps rate real-time signal transmission using 16QAM modulation over a distance of 20 m without any other auxiliary equipment or test instruments.The baseband algorithm overcomes the problem of frequency difference generates by non-coherent structure,which guarantees the feasibility of long-distance transmission application.Most importantly,the proposed system has already carried out multi-channel 8K video parallel transmission through switch equipment,which shows the multicarrier high-speed communication system in submillimeter wave has great application prospects.To the best of the authors’knowledge,this is the first all-solid-state electronics multicarrier communication system in submillimeter and terahertz band.     

基于混频偏置合成的高速太赫兹无线通信系统

提出一种基于载波抑制混频与载波偏置功率合成的高速太赫兹无线通信方案。发射端利用载波抑制混频器和载波偏置功率合成在140 GHz载波上实现了开关键控(OOK)调制;接收端利用包络检波接收器进行检波接收。分别开展了不同混频本振功率及偏置功率下的检波响应实验、不同基带信号功率及偏置功率下的检波响应实验,以及不同输入功率下的检波响应实验。实验结果对OOK调制器设计,以及OOK类通信系统的优化均具有较好的指导意义。最后,利用优化的系统参数在70 cm距离上实现了140 GHz, 16 Gbps的无线通信,系统误码率(BER)优于10-5。     

10‐Gbit/s Wireless Communication System at 300 GHz

A 10‐Gbit/s wireless communication system operating at a carrier frequency of 300 GHz is presented. The modulation scheme is amplitude shift keying in incoherent mode with a high intermediate frequency (IF) of 30 GHz and a bandwidth of 20 GHz for transmitting a 10‐Gbit/s baseband (BB) data signal. A single sideband transmission is implemented using a waveguide‐tapered 270‐GHz highpass filter with a lower sideband rejection of around 60 dB. This paper presents an all‐electronic design of a terahertz communication system, including the major modules of the BB and IF band as well as the RF modules. The wireless link shows that, aided by a clock and data recovery circuit, it can receive 2⁷?1 pseudorandom binary sequence data without error at up to 10 Gbit/s for over 1.2 m using collimating lenses, where the transmitted power is 10 μW.     

The application of flip-chip bonding interconnection technique on the module assembly of 10 Gbps laser diode

Flip chip bonding technique using Pb/In solder bumps was applied to packaging of a 10 Gbps laser diode (LD) submodule for high speed optical communication systems. The effect of the flip-chip bonding interconnection technique instead of conventional wire bonding was investigated for high speed broad band devices. The broad band performance of 10 Gbps LD submodule was simulated using SPICE S/W and compared with experimental results. In this simulation, the 10 Gbps LD was modeled in a parallel RC circuit. The values of R and C used for the equivalent circuit were 5ω and 1 pF, respectively. The LD was placed in series with a 18ω thin film resistor to prevent the impedance mismatch between the LD and a 25ω transmission line. The dependence of parasitic parameters on the small signal modulation bandwidth and the scattering parameters of the LD submodule was investigated and analyzed up to 20 GHz. A small signal modulation bandwidth of 14 GHz at 10 mA dc bias current and the clean modulation response up to 20 GHz were found for the flip-chip bonded submodule. The bandwidth of flip-chip bonded 10 Gbps LD submodule is wider than that of the wire-bonded LD submodule by a difference of 3.8 GHz.     

60GHz微带波导转换结构设计及其在通信集成前端中的应用

60 GHz无线通信技术具有非常宽的带宽,可以应用于超高速无线数据传输,已经成为第四代无线通信的重要组成部分,学术界和工业界对此投入了持续的关注。对60 GHz频段微带波导转换结构进行了设计,结果显示在57 GHz～64 GHz通信频率范围内,插入损耗小于1 dB,回波损耗小于-15 dB,达到了实用化要求。并利用MMIC芯片完成了60 GHz毫米波通信系统T/R模块的集成设计,对QPSK通信体制下的调制和解调信号进行了分析,验证了系统的可行性。     

Demonstration of CSRZ Signal Generator Using Single‐Stage Mach‐Zehnder Modulator and Wideband CMOS Signal Mixer

In this paper, we demonstrate an electrically band‐limited carrier‐suppressed return‐to‐zero (EB‐CSRZ) signal generator operating up to a 10 Gbps data rate comprising a single‐stage Mach‐Zehnder modulator and a wideband signal mixer. The wideband signal mixer comprises inverter stages, a mixing stage, and a gain amplifier. It is implemented by using a 0.13 μm CMOS technology. Its transmission response shows a frequency range from DC to 6.4 GHz, and the isolation response between data and clock signals is about 21 dB at 6.4 GHz. Experimental results show optical spectral narrowing due to incorporating an electrical band‐limiting filter and some waveform distortion due to bandwidth limitation by the filter. At 10 Gbps transmission, the chromatic dispersion tolerance of the EB‐CSRZ signal is better than that of NRZ‐modulated signal in single‐mode fiber.     

基于无线通信的地铁车地通信中的干扰分析

地铁系统中可靠的车地无线通信是保证地铁安全行车的-种重要方式如何确保车地无线数据传输的安全可靠,具有重要的研究意义。本文通过分析车地无线通信传输中存在的几种主要的车地无线通信传输干扰源,提出了几种针对不同干扰源的防范措施:加强对非行车用通信系统的建设管理;合理选择无线频段;提高有用信号发射频率或降低干扰信号发射频率等。     

Gbps试验系统中高速串行接口的设计与实现

介绍Gbps无线通信试验系统中高速串行数据接口的设计与实现。按照Gbps无线通信试验系统对高速串行数据的传输要求,数据传输速率超过1 Gb/s,在基于Xilinx IP core技术上对单板上的FPGA进行逻辑设计,实现了符合系统要求的高速串行数据接口。在系统实际调试中,通过ATCA机箱背板进行数据传输,获得了高达Gbps的数据吞吐速率且传输误码率低于10-14。