虽然 5G 尚未普及，但科学家们早已开始探索 6G 技术。在第六代移动通信技术路线中，以太赫兹 (THz) 频率进行无线传输成为一种特别有吸引力且灵活的解决方案。
日前，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员提出一种低成本太赫兹接收器设计，在概念验证实验中，该团队演示了在 110 米的距离内以 115 Gbit/s 的数据速率和 0.3THz 的载波频率进行传输的情况，这实现了迄今为止，在超过 100 米的距离上无线太赫兹通信的最高数据速率，研究结果发表在《自然 · 光子学》(Nature Photonics )上。
115 Gbit/s 是什么概念呢？转化成我们生活中通常说的网速，按照 1B=8bits 单位换算，那 115 Gbit/s=14.375GB/s，也就是说，这个 “网速” 每秒可传输超过 14GB 的数据，对比而言，根据国际电信联盟（ITU）推行的 5G 网络建设标准，规范要求速度高达 20 Gbit/s，以实现宽信道带宽和大容量，其峰值理论传输速度才 2.5GB/s。
为什么太赫兹通信可以实现每秒十几 GB 级的传输速率？这里需要简单介绍下无线通信技术中载波频率与传输速率的关系。
图｜传输速率与载波频率（来源：《物理》）
通常来讲，传输速率随着载波频率增加而增加，太赫兹波段是指频率在 0.1～10THz 范围内的电磁波，其频率介于微波和红外波段之间，兼有微波和光波的特性，太赫兹频段大约是长波、中波、短波、微波整体带宽的 1000 倍，这决定了太赫兹通信是高宽带通信，乃至具备 100Gbit/s 以上高速数据传输能力。
太赫兹通信有望满足未来人们对无线网络速率不断增加的需求，也有望缓解近年来无线通信频谱资源紧张，且太赫兹波作为电磁空间中尚未有效开发利用的频谱资源，已成为各大科技强国竟相攀登的技术制高点，被视为是改变未来世界的十大科学技术之一。
虽然太赫兹通信如此强大，但这些信号的相干接收在很大程度上依赖于十分复杂的太赫兹电路，其包括例如高速混频器和太赫兹本地振荡器（LOs）等，这些电路成本高昂，也往往是传输链路的带宽瓶颈。
图｜未来高速无线网络展望，Tx：发射，Rx: 接收，Amp.: 放大器（来源：Nature Photonics）
来自 KIT 的研究人员展示了一个非常简化的太赫兹数据信号相干接收方案。它依赖于一个简单的包络检测器和随后的数字信号处理（DSP），该方案允许从测量的包络线重建太赫兹波形的相位，并依赖于光通信中所谓的 Kramers–Kronig（KK）接收器的推广。
“为了同时为尽可能多的用户提供网络服务，并以最大的速度传输数据，未来的无线网络或将由大量小型无线蜂窝基站子系统组成。”来自 KIT 的 6G 技术研究专家克里斯蒂安 · 库斯（Christian Koos）教授表示，这些无线蜂窝子系统设备，会距离较短，因此可以以最小的能量消耗和较低的电磁干扰来传输高数据速率，相关基站会比较紧凑，而且可轻松安装在建筑物或路灯上，之间通过太赫兹波来连接。
在这项实验中，研究人员使用了一种高速肖特基势垒二极管（SBD）作为一个宽频带和紧凑的包络检测器。
该论文的第一作者托比亚斯 · 哈特（Tobias Harter）博士进一步解释其原理：“接收器的核心是一个二极管，它可以对太赫兹信号进行整流。”这种二极管是一种所谓的肖特基势垒二极管，它提供大带宽，用作包络检测器来恢复太赫兹信号的振幅。然而，数据的正确解码还需要太赫兹波的时变相位，这在校正过程中通常会丢失。
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