設(shè)計(jì)與搭建了工作在220GHz的短程無線模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)，通信距離為0.6m。在模擬通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了音頻信號(hào)(WAV格式)的實(shí)時(shí)傳輸與接收，達(dá)到了理想的播放效果。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)文件(圖片、音頻、視頻等)的加密、格雷編碼、格雷解碼與解密，由于受制于采集卡采樣速率的硬件限制，實(shí)現(xiàn)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s。

　　太赫茲輻射(Terahertz　Radiation)或太赫茲波(Terahertz　Wave)，簡(jiǎn)稱太赫茲(THz)(1THz=1012　Hz)，是指頻率在0.1～10THz(波長在0.03～3mm)之間的電磁波。太赫茲在電磁頻譜中位置處于微波與遠(yuǎn)紅外波之間的特殊位置，正是電子學(xué)向光子學(xué)、宏觀經(jīng)典理論向微觀量子理論的過渡領(lǐng)域，因而它集成了微波通信與光通信的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于微波通信，太赫茲通信具有傳輸容量大、方向性好、保密性及抗干擾能力強(qiáng)以及波長更短，天線的尺寸可以做的更小的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于光通信，太赫茲通信具有光子能量低、能量效率更高、穿透沙塵煙霧能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

　　太赫茲波在中短距離高容量無線通信中有很大的應(yīng)用潛力，其中室內(nèi)無線安全接入和高速短距離無線互聯(lián)通信是太赫茲超寬帶無線通信的兩個(gè)發(fā)展方向，可望提供固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的高服務(wù)寬帶多媒體10GB/s左右的無線業(yè)務(wù)。同時(shí)由于太赫茲是人類尚未完全認(rèn)知與利用的最后一個(gè)頻段，尚未分配執(zhí)照，所以太赫茲無線通信系統(tǒng)具有極大的研究價(jià)值。

　　本文采用低頻調(diào)制倍頻(內(nèi)調(diào)制)的工作方式，搭建了220GHz的短程無線模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)，發(fā)送端與接收端的距離為0.6m，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了模擬音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸與接收，數(shù)字通信系統(tǒng)受制于采集卡采樣速率的硬件條件，實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbit/s。

1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　圖1給出了整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖，從左往右依次為電腦、采集卡、信號(hào)發(fā)生器(Signal　Generator)、24倍頻器、發(fā)射波導(dǎo)天線、接收波導(dǎo)天線、前置功率放大器、示波器。傳輸距離大于2張A4紙距離，經(jīng)測(cè)量為0.6m。

圖1　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖

　　1.1、無線模擬通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　在發(fā)射端，通過LabVIEW程序讀取WAV 格式的音頻文件，將信號(hào)分離處理后，發(fā)送至信號(hào)發(fā)生器，在基頻9.16667GHz上進(jìn)行信號(hào)調(diào)幅，然后24倍頻至220GHz，再通過波導(dǎo)天線發(fā)射，其框圖如圖2所示。

圖2　AM 發(fā)射端結(jié)構(gòu)框圖

2、總述

　　本文分別設(shè)計(jì)與搭建了工作在220GHz的短程無線模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)。在發(fā)送端與接收端相距0.6m 的條件下，采用低頻調(diào)制倍頻(內(nèi)調(diào)制)的工作方式，分別實(shí)現(xiàn)了模擬音頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在兩個(gè)通信系統(tǒng)中的有效傳輸，在接收端得了理想的接收信號(hào)。

　　在模擬通信系統(tǒng)中，由于實(shí)驗(yàn)室機(jī)器噪聲和檢波器的高頻響應(yīng)度不是特別好，導(dǎo)致在高頻信號(hào)略有失真，但對(duì)播放效果影響不大。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的傳輸速率受制于采集卡的采集速率只有1Mbit/s的硬件條件，最大可達(dá)1Mbit/s。在目前太赫茲源尚未發(fā)展成熟的情況下，通信距離受制于前置功率放大器的有效放大倍數(shù)。

　　我們下一步工作是在硬件條件滿足的情況下，在ASK通信方式上實(shí)現(xiàn)更高速率、更大距離的太赫茲無線通信。