今天講的東西有點超綱了，什么時候射頻人要去搞太赫茲了？

我覺得終有一天會的，畢竟射頻這個名詞沒有嚴謹的頻率范圍，只要能夠用作Radio的頻率我們都稱為RF，太赫茲頻率終有一天也會用在Radio上面。

什么是太赫茲？

電磁波這個大自然存在的東西，人類在很長的時間內都沒有識別到，直到一個偉大的數學天才——麥克斯韋，通過總結法拉第等人的實驗結果，經過數學推導預言了電磁波的存在，然后在赫茲的實驗中證實了這個預言。然后在上個世界，電磁波的應用才真正進入到人類社會，尤其是在無線通信的應用中，從最早的1G，一直發展到現在的5G，將來的6G（鏈接）。對電磁波頻段的需求越來越大，從最初的兆赫茲，到現在的吉赫茲。

移動通信中的兩個G意思是不一樣的，通信的5G中的“G”是Generation 的意思，5G就是第五代，而電磁波頻率的G是指 GHz，1GHz=1000000000Hz，也就是電磁波一秒鐘運行1000000000個周期，5G應用的頻率譜并不是5GHz。所以在這個縮寫里面，英語的缺陷就出來了，漢語的牛X也凸顯出來了。

麥克斯韋的偉大之處是統一了電和磁，也統一的電磁波和光，所以電磁波的頻譜也從長波，短波，微波，毫米波，紅外，光，紫外，以及更高頻率的x-ray， γ-Ray等等。太赫茲波就是電磁波頻率在THz的這一段電磁波頻譜。

太赫茲是多少赫茲呢？

我們截取百度百科中的這段單位換算，以便大家更好的理解。

太赫茲表示10^12 赫茲頻率，也就是每秒鐘變換10^12 次方個周期。12個零太長了，所以就用“T”來代替，英語叫做?tera，所以也叫太拉赫茲，簡稱太赫。比它更多“0”的還有PHz（拍赫茲）和EHz（艾赫茲）。這里也要記住一個英語表示數字的習慣，他們以3位為一組，可以用空格或者逗號隔開，有的國家甚至用點號隔開。

一般情況下，太赫茲波指的是電磁波頻率在0.1THz到10THz頻率范圍內的電磁波，對應的波長λ是3mm-30um,也就是在低頻段與毫米波有重合，在高頻段與紅外線有重合，介于毫米波和紅外線之間的一段電磁波頻譜。

這個頻率范圍也就決定了太赫茲波的應用，既有毫米波的波動性，又有紅外線光的粒子性，在寬帶通信、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、醫學成像（無標記的基因檢查、細胞水平的成像）、無損檢測、安全檢查（生化物的檢查）等領域帶來了深遠的影響。

太赫茲波的研究進展

太赫茲波這段頻譜由于波長極短，最長為3mm, 但是又不到紅外線和光的頻段，所以在很長一段時間內，人們的認識非常局限，形成了著名的太赫茲鴻溝，稱為THz Gap。在2004年，美國政府將THz科技評為“改變未來世界的十大技術”之一，而日本于2005年1月8日更是將THz技術列為“國家支柱十大重點戰略目標”之首，舉全國之力進行研發。

我國在2005年的香山科技會議上，邀請國內多位在THz研究領域有影響的院士專門討論我國THz事業的發展方向，并制定了我國THz技術的發展規劃。目前國內已經有多家研究機構開展太赫茲領域的相關研究，其中首都師范大學，是入手較早，投入較大的一家，并且在毒品和炸藥太赫茲光譜、成像和識別方面，利用太赫茲對非極性航天材料內部缺陷進行無損檢測方面做出了許多開拓性的工作，同時由于太赫茲射線在安全檢查方面的獨特優勢，首都師范大學太赫茲實驗室正集中力量研發能夠用于實景測試的安檢原型設備。

另外，美國、歐洲、亞洲、澳大利亞等許多國家和地區政府、機構、企業、大學和研究機構紛紛投入到THz的研發熱潮之中。

THz研究領域的開拓者之一，美國著名學者張希成博士稱：“Next-ray, T-Ray！”

太赫茲波的應用

太赫茲(THz)波的波段能夠覆蓋半導體、等離子體，有機體和生物大分子等物質的特征譜；利用該頻段可以加深和拓展人類對物理學、化學、天文學、信息學和生命科學中一些基本科學問題的認識。THz技術可廣泛應用于雷達、遙感、國土安全與反恐、高保密的數據通訊與傳輸、大氣與環境監測、實時生物信息提取以及醫學診斷等領域。因此，THz研究對國民經濟和國家安全有重大的應用價值。

太赫茲技術在成像，雷達，通信，生物醫學等領域有著廣泛的應用。

1， 太赫茲成像技術

跟其他波段的成像技術一樣，THz成像技術也是利用THz射線照射被測物，通過物品的透射或反射獲得樣品的信息，進而成像。中國科學院深圳先進技術研究院光電工程技術中心魯遠甫團隊提出并實現了一種基于空間傅里葉譜的新型太赫茲單像素成像技術。相關成果以Fourier single-pixel imaging in the terahertz regime為題發表在應用物理領域知名學術期刊Applied Physics Letters上。

太赫茲成像技術利用了太赫茲波的低能量和非電離波的特性，對人體危害極小，在安檢領域和醫學領域有著比較好的應用前景。

2，太赫茲雷達

實際上太赫茲雷達也是利用了太赫茲的成像技術，寬頻太赫茲雷達能夠對目標物體進行高分辨率的三維成像，而且它還能從光譜數據中提取出目標物成分的詳細信息；在陸、海、空、天、電磁五維戰場中，太赫茲都 可以對目標物進行對象識別。太赫茲的獨特性能給軍事通信（寬帶通信）、雷達、電子對抗、電磁武器等領域帶來深遠的影響。

前不久我國公布了首部太赫茲太大研制成功的消息，目前探測距離僅有1000米，但是其功能絕對是前所未有，它可以在1000米范圍內，穿透周邊的所有障礙物，并對障礙物后面的目標進行識別，這就是現實中穿墻術。對于反恐作戰來說，這絕對是最好的裝備，讓躲在障礙物后面的的恐怖分子無藏身之處。

3，太赫茲通信

作為 6G 潛在技術之一，太赫茲技術對數據速率提升、超密集連接、低時延傳輸等具有積極作用。在2021年發表在中興通信技術的一篇文章中對太赫茲在6G通信中的應用做了詳細的分析。

文章中對太赫茲通信的應用場景做了詳細的分析論證，主要在無線回傳、前傳，車載通信和衛星通信領域的應用。

太赫茲波作為電磁波的一段重要的頻譜組成，其在未來的應用前景不可小覷。隊對于射頻工程師來說，這段頻譜也是需要去追蹤和掌握的，當我們完成毫米波通信的大規模運用之后，太赫茲通信，就是我們下一步需要攻克的難題。

需求不止，技術的發展也永不停止。

加油，射頻人。

編輯：黃飛

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