Зымсыз түзүлүштөрдүн популярдуулугу жогорулашы менен, маалымат кызматтары маалымат кызматтарынын жарылуучу өсүшү катары белгилүү болгон тез өнүгүүнүн жаңы мезгилине кирди. Учурда көптөгөн тиркемелер акырындык менен компьютерлерден зымсыз түзмөктөргө көчүп баратат, мисалы, мобилдик телефондор, аларды алып жүрүүгө жана реалдуу убакыт режиминде иштетүүгө оңой, бирок бул жагдай маалымат трафигинин тез өсүшүнө жана өткөрүү жөндөмдүүлүгү ресурстарынын тартыштыгына алып келди. . Статистикалык маалыматтарга ылайык, рынокто маалымат ылдамдыгы жакынкы 10-15 жыл ичинде Gbps же Tbps жетиши мүмкүн. Учурда THz байланышы Gbps маалымат ылдамдыгына жетти, ал эми Tbps маалымат ылдамдыгы өнүгүүнүн алгачкы баскычында. Тиешелүү кагаз THz диапазонуна негизделген Gbps маалымат ылдамдыгынын акыркы прогрессинин тизмеси келтирилген жана Tbps поляризациялык мультиплекстөө аркылуу алынышы мүмкүн деп болжолдойт. Ошондуктан, маалыматтарды берүү ылдамдыгын жогорулатуу үчүн, мүмкүн болгон чечим микротолкундар менен инфракызыл жарыктын ортосундагы "бош зонада" терагерц тилкеси болгон жаңы жыштык тилкесин иштеп чыгуу болуп саналат. 2019-жылы ITU Бүткүл дүйнөлүк радио байланыш конференциясында (WRC-19) 275-450 ГГц жыштык диапазону стационардык жана жердеги мобилдик кызматтар үчүн колдонулган. Терагерц зымсыз байланыш системалары көптөгөн изилдөөчүлөрдүн көңүлүн бурганын көрүүгө болот.
Терагерц электромагниттик толкундары көбүнчө 0,03-3 мм толкун узундугу менен 0,1-10THz (1THz=1012Hz) жыштык тилкеси катары аныкталат. IEEE стандартына ылайык, терагерц толкундары 0.3-10THz катары аныкталат. 1-сүрөт терагерц жыштык тилкеси микротолкундар менен инфракызыл жарыктын ортосунда экенин көрсөтүп турат.
1-сүрөт THz жыштык тилкесинин схемалык диаграммасы.
Терагерц антенналарын иштеп чыгуу
Терагерц изилдөөлөрү 19-кылымда башталганы менен, ал учурда өз алдынча тармак катары изилденген эмес. Терагерц нурлануусу боюнча изилдөөлөр негизинен алыскы инфракызыл тилкеге багытталган. 20-кылымдын ортосунан аягына чейин гана изилдөөчүлөр терагерц диапазонуна миллиметрдик толкун изилдөөлөрүн илгерилете башташты жана атайын терагерц технологиялык изилдөөлөрүн жүргүзө башташты.
1980-жылдары терагерц нурлануу булактарынын пайда болушу практикалык системаларда терагерц толкундарын колдонууга мүмкүндүк берди. 21-кылымдан бери зымсыз байланыш технологиясы тездик менен өнүгүп, адамдардын маалыматка болгон суроо-талаптары жана байланыш жабдууларынын көбөйүшү байланыш маалыматтарын берүү ылдамдыгына дагы катуу талаптарды койду. Ошондуктан, келечектеги байланыш технологиясы көйгөйлөрүнүн бири бир жерде секундасына гигабит жогорку маалымат ылдамдыгы менен иштөө болуп саналат. Азыркы экономикалык өнүгүү шартында спектр ресурстары барган сайын азайып баратат. Бирок, адамдын байланыш жөндөмдүүлүгүнө жана ылдамдыгына болгон талаптары чексиз. Спектрдин тыгыны көйгөйү үчүн көптөгөн компаниялар мейкиндик мультиплекстөө аркылуу спектрдин эффективдүүлүгүн жана тутумдун кубаттуулугун жогорулатуу үчүн бир нече киргизүүлүү көп чыгаруу (MIMO) технологиясын колдонушат. 5G тармактарынын өнүгүшү менен ар бир колдонуучунун маалымат туташуу ылдамдыгы Гбит/с ашат жана базалык станциялардын маалымат трафиги да бир топ жогорулайт. Салттуу миллиметрдик толкун байланыш системалары үчүн микротолкундар бул чоң маалымат агымдарын көтөрө албайт. Мындан тышкары, көрүү линиясынын таасиринен инфракызыл байланыштын берүү аралыктары кыска жана анын байланыш жабдууларынын жайгашуусу белгиленген. Ошондуктан, микротолкундар менен инфракызылдын ортосундагы THz толкундары THz шилтемелерин колдонуу менен жогорку ылдамдыктагы байланыш системаларын куруу жана маалыматтарды берүү ылдамдыгын жогорулатуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
Терагерц толкундары байланыштын кеңдигин камсыздай алат жана анын жыштык диапазону мобилдик байланышка караганда 1000 эсе көп. Ошондуктан, ультра жогорку ылдамдыктагы зымсыз байланыш тутумдарын куруу үчүн THz колдонуу көптөгөн изилдөө топторунун жана тармактардын кызыгуусун жараткан жогорку маалымат ылдамдыгы көйгөйүнө келечектүү чечим болуп саналат. 2017-жылдын сентябрында IEEE 802.15.3d-2017 биринчи THz зымсыз байланыш стандарты чыгарылды, ал 252-325 ГГц төмөнкү THz жыштык диапазонунда чекиттен чекитке маалымат алмашууну аныктайт. Шилтеменин альтернативалуу физикалык катмары (PHY) ар кандай өткөрүү жөндөмдүүлүгүндө 100 Гбит/сек чейин маалымат ылдамдыгына жете алат.
Биринчи ийгиликтүү 0,12 ТГц THz байланыш системасы 2004-жылы түзүлгөн, ал эми 0,3 THz THz байланыш системасы 2013-жылы ишке ашырылган. 1-таблицада Японияда 2004-жылдан 2013-жылга чейинки терагерц байланыш системаларын изилдөөнүн жүрүшү көрсөтүлгөн.
1-таблица 2004-жылдан 2013-жылга чейин Япониядагы терагерц байланыш системаларын изилдөөнүн жүрүшү
2004-жылы иштелип чыккан байланыш системасынын антенна түзүмү 2005-жылы Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) тарабынан кеңири сүрөттөлгөн. Антенна конфигурациясы 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй эки учурда киргизилген.
2-сүрөт Япониянын NTT 120 GHz зымсыз байланыш системасынын схемалык диаграммасы
Система фотоэлектрдик конверсияны жана антеннаны бириктирет жана эки иштөө режимин кабыл алат:
1. Жакын аралыктагы ички чөйрөдө, имараттын ичинде колдонулган тегиздик антенна өткөргүч 2(а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бир линиялык алып жүрүүчү фотодиод (UTC-PD) чипинен, тегиздик слот антеннасынан жана кремний линзасынан турат.
2. Узак аралыктагы тышкы чөйрөдө, чоң берүү жоготууларынын жана детектордун төмөн сезгичтигинин таасирин жакшыртуу үчүн, өткөргүч антеннада жогорку пайда болушу керек. Учурдагы терагерц антеннасы 50 дБден ашык пайда менен Гаусс оптикалык линзасын колдонот. Берүүчү мүйүз жана диэлектрик линзалар айкалышы 2(б)-сүрөттө көрсөтүлгөн.
0,12 ТГц байланыш системасын иштеп чыгуудан тышкары, NTT 2012-жылы 0,3 ТГц байланыш тутумун да иштеп чыккан. Үзгүлтүксүз оптималдаштыруу аркылуу өткөрүү ылдамдыгы 100 Гбит/сек чейин болушу мүмкүн. 1-таблицадан керунуп тургандай терагерц байланыштын енугушуне зор салым кошкон. Бирок, азыркы илимий-изилдөө иштеринин төмөнкү иш жыштыгы, чоң өлчөмү жана жогорку наркынын кемчиликтери бар.
Учурда колдонулган терагерц антенналарынын көбү миллиметрдик толкун антенналарынан өзгөртүлгөн жана терагерц антенналарында инновациялар аз. Ошондуктан, терагерц байланыш системаларынын иштешин жакшыртуу үчүн маанилүү милдет - терагерц антенналарын оптималдаштыруу. 2-таблицада Германиянын THz байланышынын изилдөө жүрүшү келтирилген. Сүрөт 3 (а) фотониканы жана электрониканы айкалыштырган THz зымсыз байланыш тутумун көрсөтөт. 3-сүрөт (б) шамал туннелинин сыноо көрүнүшүн көрсөтөт. Германиядагы азыркы изилдөө абалына караганда, анын изилдөө жана өнүктүрүү, ошондой эле, мисалы, төмөнкү иш жыштыгы, жогорку наркы жана төмөн натыйжалуулугун сыяктуу кемчиликтери бар.
Таблица 2 Германияда THz байланышын изилдөө прогресси
3-сүрөт шамал туннелинин сыноо көрүнүшү
CSIRO МКТ борбору, ошондой эле THz жабык зымсыз байланыш системалары боюнча изилдөө баштады. Борбор 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жыл менен байланыш жыштыгынын ортосундагы мамилени изилдеген. 4-сүрөттөн көрүнүп тургандай, 2020-жылга карата зымсыз байланыш боюнча изилдөөлөр THz диапазонуна ыкташат. Радио спектрин пайдалануу менен байланыштын максималдуу жыштыгы ар бир жыйырма жылда он эсеге көбөйөт. Борбор THz антенналарына талаптар боюнча сунуштарды берди жана THz байланыш системалары үчүн мүйүз жана линзалар сыяктуу салттуу антенналарды сунуштады. 5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, эки мүйүздүү антенна 0,84THz жана 1,7THz жыштыктарында иштешет, алар жөнөкөй түзүлүшү жана жакшы Гаусс нурунун иштеши менен.
4-сүрөт Жыл менен жыштыктын ортосундагы байланыш
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
5-сүрөт Мүйүздүү антенналардын эки түрү
Америка Кошмо Штаттары терагерц толкундарын чыгаруу жана аныктоо боюнча кеңири изилдөөлөрдү жүргүздү. Атактуу терагерц изилдөө лабораторияларына Реактивдүү кыймылдаткыч лабораториясы (JPL), Стэнфорд сызыктуу ылдамдаткыч борбору (SLAC), АКШнын Улуттук лабораториясы (LLNL), Улуттук аэронавтика жана космос мейкиндигин изилдөө башкармалыгы (NASA), Улуттук илим фонду (NSF) ж. Терагерц тиркемелери үчүн жаңы терагерц антенналары иштелип чыккан, мисалы, бантик антенналары жана жыштык нурунун башкаруу антенналары. Терагерц антенналарынын өнүгүшүнө ылайык, 6-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, учурда терагерц антенналары үчүн үч негизги дизайн идеясын ала алабыз.
Сүрөт 6 Терагерц антенналары үчүн үч негизги дизайн идеясы
Жогорудагы талдоо көрсөткөндөй, көптөгөн өлкөлөр терагерц антенналарына чоң көңүл бурушканы менен, ал дагы деле баштапкы чалгындоо жана өнүктүрүү стадиясында. Жогорку таралуу жоготуусу жана молекулярдык жутулушуна байланыштуу THz антенналары адатта берүү аралыктары жана камтуулары менен чектелет. Кээ бир изилдөөлөр THz диапазонундагы төмөнкү операциялык жыштыктарга багытталган. Учурдагы терагерц антеннасын изилдөө негизинен диэлектрдик линза антенналарын ж.б. колдонуу менен пайданы жакшыртууга жана тиешелүү алгоритмдерди колдонуу менен байланыштын натыйжалуулугун жогорулатууга багытталган. Мындан тышкары, terahertz антенна пакеттөө натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн, ошондой эле абдан актуалдуу маселе болуп саналат.
Жалпы THz антенналары
THz антенналарынын көптөгөн түрлөрү бар: конус оюктары бар диполдук антенналар, бурчтук чагылдыргыч массивдер, бантик диполдору, диэлектрдик линзанын тегиздик антенналары, THz нурлануу булактарын жаратуу үчүн фотоөткөргүч антенналар, мүйүз антенналар, графен материалдарына негизделген THz антенналары ж.б. THz антенналарын жасоо үчүн колдонулган материалдар, алар болушу мүмкүн болжол менен металл антенналар (негизинен мүйүз антенналар), диэлектрдик антенналар (линза антенналары) жана жаңы материалдык антенналар болуп бөлүнөт. Бул бөлүмдө адегенде бул антенналардын алдын ала анализи берилет, андан кийин кийинки бөлүмдө беш типтүү THz антенналары деталдуу түрдө киргизилет жана терең талданат.
1. Металл антенналар
Мүйүз антеннасы THz тилкесинде иштөөгө арналган типтүү металл антенна. Классикалык миллиметрдик толкун кабылдагычтын антеннасы конус сымал мүйүз. Гофрленген жана кош режимдүү антенналардын көптөгөн артыкчылыктары бар, анын ичинде айлануучу симметриялык нурлануу схемалары, 20дан 30 дБга чейинки жогорку пайда жана -30 дБ кайчылаш поляризациянын төмөн деңгээли, жана 97% дан 98%ке чейин бириктирүү эффективдүүлүгү. Эки мүйүз антеннасынын жеткиликтүү өткөрүү жөндөмдүүлүгү тиешелүүлүгүнө жараша 30%-40% жана 6%-8% түзөт.
Терагерц толкундарынын жыштыгы өтө жогору болгондуктан, мүйүз антеннасынын көлөмү өтө кичинекей, бул мүйүздү иштетүүнү абдан кыйындатат, айрыкча антенна массивдерин долбоорлоодо жана иштетүү технологиясынын татаалдыгы ашыкча чыгымга алып келет жана чектелген өндүрүш. Татаал мүйүз конструкциясынын түбүн даярдоо кыйынчылыгынан улам, адатта, конус же конус мүйүз түрүндөгү жөнөкөй мүйүз антенна колдонулат, ал баасын жана процесстин татаалдыгын азайтат жана антеннанын радиациялык натыйжалуулугун сактоого болот. жакшы.
Дагы бир металл антенна 7-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, 1,2 микрон диэлектрдик пленкага бириктирилген жана 7-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, узунунан кеткен көңдөйгө илинген кыдыруучу толкун антеннасынан турган кыдыруучу толкун пирамидасынын антеннасы. Schottky диоддору менен шайкеш келет. Салыштырмалуу жөнөкөй түзүлүшү жана өндүрүштүк талаптары төмөн болгондуктан, ал жалпысынан 0,6 ТГц жогору жыштык тилкелеринде колдонулушу мүмкүн. Бирок антеннанын каптал деңгээли жана кайчылаш поляризациялык деңгээли, кыязы, анын ачык түзүлүшүнөн улам жогору. Ошондуктан, анын бириктирүү натыйжалуулугу салыштырмалуу төмөн (болжол менен 50%).
7-сүрөт Жол жүрүүчү толкун пирамидалык антенна
2. Диэлектрик антенна
Диэлектрик антенна диэлектрдик субстрат менен антенна радиаторунун айкалышы. Туура дизайн аркылуу диэлектрдик антенна детектор менен импеданстын дал келишине жетише алат жана жөнөкөй процесстин, оңой интеграциянын жана арзан баанын артыкчылыктарына ээ. Акыркы жылдарда изилдөөчүлөр терагерц диэлектрдик антенналарынын төмөн импеданстагы детекторлоруна дал келе турган бир нече тар тилкелүү жана кең тилкелүү каптал оттуу антенналарды иштеп чыгышты: бабочка антеннасы, кош U түрүндөгү антенна, лог-мезгилдүү антенна жана лог-мезгилдүү синусоидалдык антенна, ошондой эле 8-сүрөттө көрсөтүлгөн. Мындан тышкары, антенналардын дагы татаал геометриялары генетикалык жол менен иштелип чыгышы мүмкүн алгоритмдер.
8-сүрөт Тегиздик антенналардын төрт түрү
Бирок, диэлектрдик антенна диэлектрдик субстрат менен айкалышкандыктан, жыштык THz диапазонуна ыктаганда беттик толкун эффектиси пайда болот. Бул өлүмгө алып келе турган кемчилик антеннаны иштетүү учурунда көп энергияны жоготуп, антеннанын нурлануу эффективдүүлүгүнүн олуттуу төмөндөшүнө алып келет. 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, антеннанын нурлануу бурчу кесүү бурчунан чоңураак болгондо, анын энергиясы диэлектрдик субстратта чектелет жана субстрат режими менен кошулат.
Сүрөт 9 Антенна бетинин толкун эффектиси
Субстраттын калыңдыгы көбөйгөн сайын жогорку тартиптеги режимдердин саны көбөйүп, антенна менен субстраттын ортосундагы байланыш күчөйт, натыйжада энергия жоголот. Беттик толкун эффектин алсыратуу үчүн үч оптималдаштыруу схемасы бар:
1) Электромагниттик толкундардын нур түзүүчү мүнөздөмөлөрүн колдонуу менен пайданы жогорулатуу үчүн антеннага линзаны жүктөңүз.
2) электромагниттик толкундардын жогорку тартиптеги режимдерин генерациялоону басуу үчүн субстраттын калыңдыгын азайтуу.
3) субстрат диэлектрдик материалды электромагниттик тилке боштугуна (EBG) алмаштырыңыз. EBG мейкиндик чыпкалоо мүнөздөмөлөрү жогорку тартиптеги режимдерди баса алат.
3. Жаңы материалдан жасалган антенналар
Жогорудагы эки антеннадан тышкары жаңы материалдардан жасалган терагерц антеннасы да бар. Мисалы, 2006-жылы Jin Hao et al. көмүртектүү нанотүтүк диполдук антеннаны сунуштаган. 10 (а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, диполь металл материалдардын ордуна көмүртек нанотрубаларынан жасалган. Ал кылдат көмүртек нанотүтүк диполдук антеннанын инфракызыл жана оптикалык касиеттерин изилдеп, чектүү узундуктагы көмүртек нанотүтүк диполдук антеннасынын жалпы мүнөздөмөлөрүн, мисалы, кириш импедансы, учурдагы бөлүштүрүү, пайда, эффективдүүлүк жана радиациянын үлгүсүн талкуулады. 10-сүрөт (б) көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн диполдук антеннасынын кириш импедансы менен жыштыгынын ортосундагы байланышты көрсөтөт. 10(b)-сүрөттө көрүнүп тургандай, кириш импеданстын элестүү бөлүгү жогорку жыштыктарда бир нече нөлгө ээ. Бул антенна ар кандай жыштыктарда бир нече резонанстарга жетише аларын көрсөтүп турат. Албетте, көмүртектүү нанотүтүк антеннасы белгилүү бир жыштык диапазонунда резонанс көрсөтөт (төмөнкү THz жыштыктары), бирок бул диапазондон тышкары резонанс кыла албайт.
10-сүрөт (а) Көмүртектүү нанотүтүк диполдук антенна. (б) Киргизүү импеданс-жыштык ийри сызыгы
2012-жылы Самир Ф. Махмуд жана Айед Р. АлАжми эки диэлектрдик катмарга оролгон көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн таңгагынан турган көмүртек нанотүтүкчөлөрүнө негизделген жаңы терагерц антенна түзүлүшүн сунушташкан. Ички диэлектрик катмары диэлектрдик көбүк катмары, ал эми сырткы диэлектрик катмары метаматериалдык катмар болуп саналат. Конкреттүү түзүлүш 11-сүрөттө көрсөтүлгөн. Сыноо аркылуу антеннанын нурлануу көрсөткүчтөрү бир дубалдуу көмүртек нанотүтүкчөлөрүнө салыштырмалуу жакшырды.
Сүрөт 11 Көмүртек нанотүтүкчөлөрүнө негизделген жаңы терагерц антеннасы
Жогоруда сунушталган жаңы материалдык терагерц антенналары негизинен үч өлчөмдүү. Антеннанын өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жакшыртуу жана конформдуу антенналарды жасоо үчүн планардык графен антенналарына кеңири көңүл бурулган. Графен динамикалык үзгүлтүксүз башкаруунун эң сонун мүнөздөмөсүнө ээ жана беттик плазманы тенденциянын чыңалуусун тууралоо аркылуу түзө алат. Беттик плазма оң диэлектрдик туруктуу субстраттардын (мисалы, Si, SiO2 ж. б.) жана терс диэлектрдик туруктуу субстраттардын (мисалы, баалуу металлдар, графен ж. б.) ортосундагы интерфейсте болот. Баалуу металлдар жана графен сыяктуу өткөргүчтөрдүн курамында көп сандагы "эркин электрондор" бар. Бул эркин электрондор плазма деп да аталат. Өткөргүчтөгү мүнөздүү потенциалдык талаадан улам бул плазмалар туруктуу абалда жана тышкы дүйнө тарабынан бузулбайт. Бул плазмаларга түшкөн электромагниттик толкун энергиясы кошулганда, плазмалар стабилдүү абалдан чыгып, титирейт. Конверсиядан кийин электромагниттик режим интерфейсте туурасынан кеткен магниттик толкунду түзөт. Drude модели боюнча металл бетинин плазмасынын дисперсиялык байланышынын сүрөттөлүшүнө ылайык, металлдар табигый түрдө бош мейкиндикте электромагниттик толкундар менен жупташып, энергияны айландыра албайт. Жер үстүндөгү плазма толкундарын козгоо үчүн башка материалдарды колдонуу зарыл. Беттик плазма толкундары металл-субстрат интерфейсинин параллелдүү багытында тез бузулат. Металл өткөргүч бетине перпендикуляр багытта өткөргөндө тери эффектиси пайда болот. Албетте, антеннанын көлөмү кичинекей болгондуктан, жогорку жыштык тилкесинде тери эффектиси бар, антеннанын иштеши кескин төмөндөп, терагерц антенналарынын талаптарына жооп бере албайт. Графендин үстүнкү плазмону жогорку туташуучу күчкө жана аз жоготууга гана ээ болбостон, үзгүлтүксүз электрдик тюнингди да колдойт. Мындан тышкары, графен терагерц тилкесинде татаал өткөрүмдүүлүккө ээ. Ошондуктан жай толкундун таралышы терагерц жыштыктарында плазма режимине байланыштуу. Бул мүнөздөмөлөр терагерц диапазонундагы металл материалдарды алмаштыруу үчүн графендин максатка ылайыктуулугун толугу менен көрсөтүп турат.
Графендин беттик плазмондорунун поляризациялык жүрүм-турумунун негизинде, 12-сүрөт тилкелик антеннанын жаңы түрүн көрсөтүп, графендеги плазма толкундарынын таралуу мүнөздөмөлөрүнүн тилке формасын сунуштайт. Түзүлүүчү антенна тилкесинин дизайны жаңы материалдык терагерц антенналарынын таралуу өзгөчөлүктөрүн изилдөөнүн жаңы жолун камсыз кылат.
12-сүрөт Жаңы тилкелүү антенна
Терагерц антеннасынын жаңы материалдык элементтерин изилдөөдөн тышкары, графен нанопатч терагерц антенналары терагерц көп кирүүчү көп чыгуучу антенналардын байланыш тутумдарын куруу үчүн массивдер катары иштелип чыгышы мүмкүн. Антеннанын түзүлүшү 13-сүрөттө көрсөтүлгөн. Графен нанопатч антенналарынын уникалдуу касиеттеринин негизинде антенна элементтери микрон масштабдуу өлчөмдөргө ээ. Химиялык бууларды жайгаштыруу жука никель катмарында ар кандай графен сүрөттөрүн түздөн-түз синтездейт жана аларды каалаган субстратка өткөрүп берет. Тиешелүү сандагы компоненттерди тандоо жана электростатикалык чыңалууну өзгөртүү менен нурлануунун багытын эффективдүү өзгөртүүгө болот, бул системаны кайра конфигурациялоого мүмкүнчүлүк берет.
Сүрөт 13 Графен нанопатч терагерц антенна массиви
Жаңы материалдарды изилдөө салыштырмалуу жаңы багыт. Материалдардын инновациялары салттуу антенналардын чектөөлөрүн бузуп, ар кандай жаңы антенналарды иштеп чыгуусу күтүлүүдө, мисалы, кайра конфигурациялануучу метаматериалдар, эки өлчөмдүү (2D) материалдар жана башкалар. Бирок антеннанын бул түрү негизинен жаңы инновациялардан көз каранды. материалдар жана технологиялык прогресс. Кандай болгон күндө да, терагерц антенналарынын өнүгүшү үчүн инновациялык материалдарды, так иштетүү технологиясын жана терагерц антенналарынын жогорку кирешелүүлүгүн, арзан баасын жана кең өткөрүү жөндөмдүүлүгүн канааттандыруу үчүн жаңы дизайн структураларын талап кылат.
Төмөндө терагерц антенналарынын үч түрүнүн негизги принциптери киргизилет: металл антенналар, диэлектрдик антенналар жана жаңы материалдык антенналар жана алардын айырмачылыктары жана артыкчылыктары жана кемчиликтери талданат.
1. Металл антенна: геометрия жөнөкөй, иштетүү үчүн жеңил, салыштырмалуу арзан, жана субстрат материалдар үчүн төмөн талаптар. Бирок, металл антенналар каталарга жакын антеннанын абалын тууралоо үчүн механикалык ыкманы колдонушат. Эгер тууралоо туура эмес болсо, антеннанын иштеши абдан төмөндөйт. Металл антеннасынын көлөмү кичине болсо да, аны тегиздик схема менен чогултуу кыйын.
2. Диэлектрик антенна: Диэлектрик антеннасы аз кириш импеданска ээ, аз импеданс детектору менен дал келүү оңой жана тегиздик схемасы менен туташтыруу салыштырмалуу жөнөкөй. Диэлектрик антенналардын геометриялык формаларына көпөлөк формасы, кош U формасы, шарттуу логарифмдик форма жана логарифмдик мезгилдик синус формасы кирет. Бирок, диэлектрдик антенналардын да өлүмгө алып келе турган кемчилиги бар, тактап айтканда, калың субстраттан келип чыккан беттик толкун эффекти. Чечим линзаны жүктөө жана диэлектрдик субстратты EBG структурасы менен алмаштыруу болуп саналат. Эки чечим тең инновацияны жана процесстин технологиясын жана материалдарын тынымсыз өркүндөтүүнү талап кылат, бирок алардын эң сонун иштеши (мисалы, ар тараптуу жана беттик толкунду басуу сыяктуу) терагерц антенналарын изилдөө үчүн жаңы идеяларды бере алат.
3. Жаңы материалдык антенналар: Учурда көмүртек нанотүтүктөрүнөн жасалган жаңы диполдук антенналар жана метаматериалдардан жасалган жаңы антенна структуралары пайда болду. Жаңы материалдар жаңы жетишкендиктерди алып келиши мүмкүн, бирок бул материал таануунун инновациясы. Азыркы учурда, жаңы материалдык антенналар боюнча изилдөөлөр дагы эле чалгындоо стадиясында, жана көптөгөн негизги технологиялар жетиштүү жетилген эмес.
Кыскача айтканда, терагерц антенналардын ар кандай түрлөрү дизайн талаптарына ылайык тандалып алынышы мүмкүн:
1) жөнөкөй дизайн жана төмөн өндүрүштүк наркы талап кылынса, металл антенналарды тандап алса болот.
2) Эгерде жогорку интеграция жана төмөнкү киргизүү импеданс талап кылынса, диэлектрдик антенналарды тандаса болот.
3) Эгерде аткарууда бурулуш талап кылынса, анда жаңы материалдык антенналарды тандаса болот.
Жогорудагы конструкциялар да белгилүү бир талаптарга ылайык жөнгө салынышы мүмкүн. Мисалы, антенналардын эки түрү көбүрөөк артыкчылыктарга ээ болуу үчүн айкалыштырылышы мүмкүн, бирок чогултуу ыкмасы жана дизайн технологиясы катуу талаптарга жооп бериши керек.
Антенналар тууралуу көбүрөөк билүү үчүн төмөнкүгө кириңиз:
Посттун убактысы: 02-август-2024
