太赫兹星间高速传输技术

The key study of this project is terahertz high speed wireless transmission experimental platform and verification of integration, which aiming at the requirement of high-speed wireless communication in space information network. In order to solving the great problems such as the difficulty of terahertz device integration and fabrication,the limitation of terahertz high speed modulation and demodulation, the acquisition of terahertz beam, we have developed the research of accurate modeling of THz frequency conversion diodes, low-noise mixing technology, high-efficiency frequency doubling technology, fast track capture technology, utra high speed modulation and demodulation technology, and satellite networking technology. The achievements of the project will be THz frequency conversion diodes, low-noise mixer, high-efficiency frequency doubler, high-speed modem, and so on. Besides we will set up the prototype of terahertz terahertz communication and do some experiments to verify the performance of communication speed and pointing accuracy. The main purpose of the project is to achieve the prototype of terahertz terahertz communication with wireless tracking accuracy less than 1/5 wavelength, carrier frequency at 340GHz, communication speed more than 20Gbps and most importantly, to possess all the core technology and the independent research capability, which will support space large capacity information network applications in the future.

针对空间信息网络高速无线通信传输需求，重点进行太赫兹高速无线传输实验平台和集成验证等关键技术研究；突破小型化高集成度太赫兹上下变频、星间太赫兹通信组网、空间太赫兹通信跟踪捕获等关键技术；解决太赫兹器件功能单一难集成、太赫兹高速调制解调速率和功能受限、核心器件加工与装配工艺要求高、太赫兹波束窄难捕获等问题；开展太赫兹变频二极管精确建模、低噪声混频接收、高效倍频、快速跟踪捕获、超高速调制解调和星间组网技术等研究；研制太赫兹变频二极管、低噪声上下变频器、高效固态倍频源、高速调制解调器等太赫兹通信系统核心器件，并构建太赫兹太赫兹通信原理样机；进行高速通信系统速率指标测试验证，并验证总体设计方案和跟瞄精度等设计指标；完成星载太赫兹通信原理样机，无线跟踪瞄准精度优于1/5波长、载频340GHz、通信速率大于20Gbps；形成具有全自主知识产权的核心技术和自主研制能力，支持未来空间大容量信息网络应用。

针对星间高速无线通信的应用需求，重点进行了全固态太赫兹高速无线通信原理样机的研制，以此原理样机验证了各关键技术和演示性能。开展了太赫兹高速无线传输系统总体技术研究，设计了核心技术的实验验证方案；开展了半导体器件非线性变频方法产生THz波的物理机理研究，在此基础上探索了最优化的THz变频器设计方法；开展了太赫兹收发前端高效变频器技术研究，不断改进和优化了变频器变频效率、变频噪声、带宽和最佳工作状态等指标；开展了太赫兹高速调制解调及低功耗基带信号处理技术研究，研发了高速传输信号处理平台；开展了星间太赫兹通信跟踪捕获系统技术研究，进行了方案设计。本课题按照研究目标的要求，研制了太赫兹变频二极管、低噪声上下变频器、高效固态倍频源、高速调制解调器等太赫兹通信系统核心器件，并构建太赫兹通信原理样机；验证了高速通信系统关键测试指标，并验证总体设计方案和跟瞄精度等设计指标；完成了星载太赫兹通信原理样机，载频340GHz、通信速率大于20Gbps；形成了具有全自主知识产权的核心技术和自主研制能力；支持了大容量信息网络应用。本课题共发表SCI论文17篇，会议论文28篇，授权国家发明专利8项，申请美国专利1项，培养博士4位，硕士13位。2018年，“太赫兹通信”获国防技术发明一等奖；2019年，“太赫兹XXX技术”获四川省技术发明一等奖；2020年，“太赫兹XXX技术”获国家技术发明二等奖。