[發(fā)明專利]一種基于共振隧穿二極管的即插即用型太赫茲通信系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113411138A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宇
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州特拉芯光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04B10/90
• 分類號: H04B10/90
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 周瑜

本發(fā)明公開了一種基于共振隧穿二極管的即插即用型太赫茲通信系統(tǒng)。包括：太赫茲天線、太赫茲功率放大器、太赫茲低噪聲放大器、共振隧穿二極管震蕩源、太赫茲接收機、調(diào)制解調(diào)器、計算機及處理軟件等。視頻、數(shù)據(jù)或者語音等業(yè)務(wù)信號經(jīng)調(diào)制模塊進行幅度調(diào)制后再通過Bias Tee和直流信號耦合后輸入到共振隧穿二極管，經(jīng)過和共振隧穿二極管震蕩器信號混頻后形成太赫茲頻段載波電流信號，經(jīng)太赫茲天線輸出為自由空間電磁波信號；電磁波信號傳播一定距離后經(jīng)接收天線接收后還原為電流信號，電流信號經(jīng)過太赫茲接收機輸出振幅信號再輸入調(diào)制解調(diào)器還原為視頻、數(shù)據(jù)或者語音等業(yè)務(wù)信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信、科學實驗以及通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于共振隧穿二極管的即插即用型太赫茲通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著5G進入商用，6G的研發(fā)也進入人們的視野。全新的、超高速率的無線通信介入手段，實現(xiàn)高速的互聯(lián)互通是目前通信行業(yè)的迫切需求。太赫茲則是實現(xiàn)這一需求的手段之一，隨著太赫茲技術(shù)研究的日趨深入，太赫茲系統(tǒng)對太赫茲波輻射源需求非常迫切，室溫下可應(yīng)用的太赫茲波產(chǎn)生技術(shù)已成為太赫茲技術(shù)發(fā)展的瓶頸。目前，基于光學方法的太赫茲波發(fā)射源(如量子級聯(lián)激光器)等器件需在低溫制冷地條件下產(chǎn)生太赫茲波輻射，頻率一般在1THz以上；基于電子學方法的發(fā)射源(如行波管、返波管等)需要在高功率電源等輔助設(shè)備條件下輻射太赫茲波。因此，室溫應(yīng)用、小型化(芯片尺寸范圍內(nèi))、集成化的太赫茲射頻前端是目前國內(nèi)外太赫茲無線通信系統(tǒng)可實現(xiàn)廣泛應(yīng)用的必要前提。

目前，現(xiàn)有的太赫茲源器件設(shè)計并不合理，且難以在室溫內(nèi)工作，在使用時受到環(huán)境的制約很大，其便利性并不理想，另一方面，現(xiàn)有的通信系統(tǒng)整體體積較大，不能根據(jù)工作場景來選擇室內(nèi)、室外的兩種工作形式切換，且不能夠根據(jù)工作場景、通信距離選擇供電方式，在使用時便利性很差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于共振隧穿二極管的即插即用型太赫茲通信系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于共振隧穿二極管的即插即用型太赫茲通信系統(tǒng)，包括：太赫茲天線、太赫茲低噪聲放大器、太赫茲接收機、共振隧穿二極管、調(diào)制解調(diào)器以及處理軟件。

所述通信系統(tǒng)采用共振隧穿二極管作為太赫茲通信系統(tǒng)發(fā)射源，所述太赫茲天線用于將載波電流信號輸出為自由空間電磁波信號，且所述太赫茲天線還用于接收自由空間電磁波信號，所述太赫茲接收機用于將電流信號轉(zhuǎn)換為振幅信號。

所述調(diào)制解調(diào)器內(nèi)設(shè)置調(diào)制模塊，所述調(diào)制模塊用于將業(yè)務(wù)信號進行幅度調(diào)制，且所述調(diào)制模塊能夠?qū)⑺稣穹盘栠€原為業(yè)務(wù)信號。

本發(fā)明一個較佳實施例中，所述業(yè)務(wù)信號包括：語音信號、視頻信號以及數(shù)據(jù)信號。

本發(fā)明一個較佳實施例中，整體通信系統(tǒng)能夠根據(jù)工作場景、通信距離設(shè)計為U盤大小和機箱大小兩種尺寸中的其中任意一種。

本發(fā)明一個較佳實施例中，所述通信系統(tǒng)中太赫茲接收機采用太赫茲檢波器或者太赫茲輻射計兩種不同形式對接收信號的幅度進行檢測。

本發(fā)明一個較佳實施例中，所述通信系統(tǒng)采用PAM、OOK、QPSK以及QAM四種調(diào)制方式中的其中一種。

本發(fā)明一個較佳實施例中，所述通信系統(tǒng)采用低功耗器件和片上系統(tǒng)(SOC)設(shè)計。

本發(fā)明一個較佳實施例中，所述通信系統(tǒng)能夠以類似U盤模式連接通信系統(tǒng)實現(xiàn)即插即用的高速數(shù)據(jù)通信。

本發(fā)明一個較佳實施例中，所述太赫茲天線根據(jù)工作頻率和技術(shù)需要選擇片上天線、傳統(tǒng)喇叭天線、卡氏天線以及超材料天線中的其中一種。

本發(fā)明一個較佳實施例中，包括以下步驟：

步驟S1：業(yè)務(wù)信號經(jīng)過調(diào)制模塊進行幅度調(diào)制，再通過Bias Tee將幅度調(diào)制的業(yè)務(wù)信號和直流信號耦合后輸入到共振隧穿二極管；