太赫兹技术的低成本适应性测试台设计

太赫兹通信将塑造无线网络的未来。太赫兹技术可以实现安全网络的广泛高数据速率。然而，如此高的频率也带来了众所周知的挑战，例如范围有限和对大气吸收的敏感性。

只有通过可行且多功能的测试平台才能看到挑战和机遇。我们的研究目前在arXiv预印本服务器上可用，其灵感来自于“我们对太赫兹通信到底了解多少?”

软件定义无线电

在过去的十年中，软件定义无线电(SDR)已成为一种关键的无线电技术，用于探索现实环境中无线技术的限制。这些无线电验证了理论概念，并查明了纯理论研究中可能难以捉摸的设计瓶颈。SDR现在甚至在日常生活中也广泛流行，成为从频谱分析到点对点对讲机的便捷工具。这些无线电的功能非常强大，非常适合作为太赫兹无线设计的多任务工具。

这些无线电设备卓越的多功能性推动了卫星网络中新颖的CubeSat和薄型收发器设计的发展，这些设计正在向SDR过渡。通过这种方式，无需从头开始建造即可运行远程可控且可持续的卫星。这种设计还可以照亮太赫兹卫星的正面。

到目前为止，太赫兹实验需要使用昂贵的设备来实施和分析太赫兹通信。我们推出了一种低成本、可行且适应性强的测试台设计，揭示了太赫兹技术的真正功能。

SDR支持的太赫兹测试台是该研究领域的缺失部分，它们可以简单且经济高效地验证多种类型的研究。该设计最有前途的优势之一是完全开源的数字设计数据库，从而为实验研究开辟了广阔的领域。我们相信，这是这个领域千里征程的第一步。

隐藏的挑战和机遇

角分辨率和信号带宽变得非常高，并且可以通过太赫兹技术进行操纵，从而为我们带来好处。不利的一面是，超宽带信号处理代表了主要需求。SDR可以轻松分离实时进程，并将非实时处理负载转移到功能强大的计算机。

信息采样是太赫兹通信中一个众所周知的关键挑战。目前的SDR支持高达每秒6.4Gbits，但还需要更多。我们的设计揭示了一个以前被忽视的问题：频率稀疏性。频率扩展会损失频率分辨率，从而留下非工作频段的窗口。这个问题引起了人们对正在进行的多频段太赫兹设计的担忧。

在6G时代，各种电磁反射器结构将成为日常生活的一部分。反射器能够控制波的特性，包括波的方向。反射器的用途之一是对等点之间的物理安全连接。在太赫兹的本质中，可以通过简单的反射器结构来保护网络。一个有趣的结果是，反射器上的散射既可能是破坏性的，也可能是建设性的。同样，我们的研究中讨论了许多令人兴奋的隐藏机会，这些机会可能导致寻找新颖的、自我描述的模型。

接下来是什么?

我们在无线测试台设计和原型设计方面拥有悠久的历史，能够揭示世界各地所提出的解决方案的真正潜力。多天线技术、波束管理、智能表面以及主动和被动传感只是可以在此测试平台上构建的一些应用程序，而无需大量投资。

这些实证研究将推动下一步太赫兹通信的标准化工作。日常生活中的大数据传输将在眨眼间完成的时代即将到来。

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