中国工程物理研究院太赫兹通信和雷达技术取得重要突破

中国工程物理研究院太赫兹通信和雷达技术取得重要突破

太赫兹高速通信和高分辨率成像雷达是太赫兹科学技术的重要研究方向，中国工程物理研究院太赫兹科学技术研究中心（简称中物院太赫兹研究中心）和中国工程物理研究院电子工程研究所（简称中物院五所）开展了太赫兹通信和雷达体制研究、核心器件与模块研究，完成了太赫兹通信和雷达样机系统研制和实验，取得了重要突破性成果。

中物院攻克了太赫兹电子学的关键技术，自主研制了基于肖特基二极管的倍频器、谐波混频器、MEMS 带通滤波器、收发天线等核心器件与单元模块，2010年成功研制了我国第一

个0.14THZ、16QAM、传输速率达到lOGbps的高速太赫兹通信系统，完成了国内第一次0.5km 的无线传输实验（软件解调）。在此基础上，中物院进一步开展了太赫兹高速通信实时解调技术研究，攻克了2Gbps实时解调、均衡与译码技术，研制了2Gbps 16QAM实时解调样机，并对2010年的通信系统进行了改进，2011年完成了0.14THZ通信系统1.5km的2Gbps无线传输实时解调实验和10Gbps的软件解调实验。在该系统中采用了新型的正交幅相调制（QAM）

＋次谐波混频＋多级放大”的太赫兹高速通信体制与技术路线，同国际上（日本、德国等）采用的ASK、OOK等体制相比，尽管其速率还未达到OOK体制的速率（目前国际上最高

25Gbps）,但其频谱利用率高，可以全电子实现，便于与电真空器件功率级联以实现远距离通信，并可采用数字信号处理技术进行信道均衡和补偿。2011年底IEEE Trans, on Terahertz Sci.&Tech. 报道了德国采用类似体制的研究（其QAM 体制的传输速率只有几十Mbps）。

与此同时，中物院采用自主研制的太赫兹器件构建的国内首个0.14THZ高分辨率逆合成

孔径雷达（ISAR ）系统的成像实验亦获得重要成果。实验中，利用该系统分别对远处转台上的多种目标体进行了辐射和回波数据录取，通过宽带ISAR快视信号处理机进行实时成像

处理，获得了清晰的高分辨率THZ-ISAR 像，实验表明：该THZ-ISAR 雷达实验系统信号带宽 >

5GHz、成像分辨率达到3cm x 3cm水平。

中物院太赫兹通信和雷达研究取得的技术突破，证明了采用的太赫兹通信和雷达技术路线的可行性，充分验证和展示了太赫兹通信系统的高速信息传输能力以及太赫兹雷达系统的高分辨成像能力，所掌握的关键技术将为研究太赫兹波传输特性以及推动我国太赫兹通信和雷达系统走向实用化奠定坚实的技术基础。中物院太赫兹研究中心正在进一步围绕更高频段、更远距离、更高速率、更高分辨率的太赫兹通信和雷达技术深入开展研究工作。

图1 0.14THZ高速太赫兹通信系统与实验现

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-400 -200 0 200 400图2 0.14THZ高速太赫兹通信2Gbps/16QAM实时解调后的星座图

图3 0.14THZ高分辨率ISAR成像雷达系统及实验现场

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图3 0.14THz高分辨率ISAR雷达成像实验结果