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2016年12月20日
世界第一款实现每秒几十Gb无线传输的紧凑型300 GHz无线接收机
体积小于1cm³，使移动设备之间能够瞬间传送4K或8K高清视频
富士通株式会社（注1）（以下简称，富士通）与株式会社富士通研究所（注2）（以下简称，富士通研究所）开发出了世界第一款可以实现几十Gb/s无线传输的紧凑型300 GHz无线接收机。
开发背景
大容量数据通信，例如视频和音乐下载，被广泛应用于智能手机和平板电脑等移动设备中。预期今后产生的大容量数据通信，比如4K和8K的高清视频和高分辨率音频，接近瞬时下载的需求将会日益增加（图1）。因此有必要实现无线通信装置的通信高速化。使用频率在100GHz以上被称为太赫兹波的无线通信设备，能够以超过当前移动终端使用频带范围100倍的范围进行通信，所以通信速度也可提高100倍。
但是，太赫兹波段信号通过空间传播时会发生大幅衰减，需要有一个高度敏感的接收器从弱电波中接收数据。近几年，许多公司已经开发了可对应太赫兹波段的高灵敏度接收机放大器芯片，但是放大器芯片模块与外部天线的模块是独立的，造成了接收器尺寸较大而难以整合到移动设备中。
图1 太赫兹波段接收器的利用场景
课题
传统的高灵敏度太赫兹频段接收机包括一个接收机放大器模块和单独的天线，之间由一种叫做波导管的零件连接，导致接收机尺寸变大。小型化的最有效方法是直接将天线内置于接收机放大器模块中，去掉波导管。将天线内置于模块中时，可去掉波导管，通过内部印刷电路基板连接天线和接收机放大器芯片。但问题是，高频波用的印刷电路基板材料一般采用陶瓷，石英，或聚四氟乙烯，在太赫兹波段中使用时，会导致信号显著衰减且接收灵敏度降低。
开发的技术
通过开发用于连接太赫兹波段天线与接收机放大器芯片的低损耗连接技术，富士通此次开发出了世界上第一台300GHz频段的，接收天线内置的，体积为0.75cm³（不包括输出端子）的，可以安装在移动设备中的接收器。
该技术的主要特点如下：
1. 采用可微细加工成印刷电路板的低损耗材料聚酰亚胺
富士通采用了能够微细加工的聚酰亚胺制造印刷电路基板。由天线接收到的信号通过连接电路传送到接收机放大器芯片。为了确保该太赫兹信号被连接电路可靠地低损耗传送，印刷电路基板的顶层和底层是接地的，并且这些层之间用被称为贯穿孔的电路连接。在此情况下，这些贯穿孔需要按小于信号波长的1/10间隔，本次是小于几十微米的间隔设置，否则无线电波传送将不能被正确间隔开。用聚酰亚胺材料比石英的电波损失高10%，但是由于加工精度提高到四倍以上，因此可以形成彼此间隔几十微米的贯穿孔，与石英印刷电路基板上的连接电路相比损失减半（图2）。
图2 太赫兹波段的高灵敏度接收器的内部结构（内置天线与放大器芯片之间的连接）
2. 建立太赫兹频段接收放大器芯片的装配技术
为了实现接收信号从印刷电路基板到接收机放大器芯片的低损耗传输，富士通开发了面向接收器的装配技术。这种装配技术原用于毫米波波段防撞雷达芯片的装配上。通过利用上面提到的聚酰亚胺基板的低损耗传输技术，富士通已成功地首次将适用频率扩大到太赫兹波段（图3）。
图3 太赫兹波段的高灵敏度接收器及其结构横截面（接收机放大器芯片装配的截面）
效果
富士通开发的该技术，可以使智能手机等可携带终端实现几十Gb/s的通信，使小型设备瞬间传送4K或8K高清视频，以及支持几十Gb级别的自助服务终端下载。它也将有可能扩展到移动设备间的瞬时数据交换，移动设备与服务器之间瞬时备份等应用。
今后
富士通和富士通研究所将开始使用这种新开发的紧凑型接收器进行几十Gb/s的高速数据传输现场试验。目标将这项技术在2020年左右实现商业化。
