Kwa kuongezeka kwa umaarufu wa vifaa visivyotumia waya, huduma za data zimeingia katika kipindi kipya cha maendeleo ya haraka, kinachojulikana pia kama ukuaji wa huduma za data. Kwa sasa, idadi kubwa ya programu zinahama hatua kwa hatua kutoka kwa kompyuta kwenda kwa vifaa visivyo na waya kama vile simu za rununu ambazo ni rahisi kubeba na kufanya kazi kwa wakati halisi, lakini hali hii pia imesababisha kuongezeka kwa kasi kwa trafiki ya data na uhaba wa rasilimali za bandwidth. . Kulingana na takwimu, kiwango cha data kwenye soko kinaweza kufikia Gbps au hata Tbps katika miaka 10 hadi 15 ijayo. Kwa sasa, mawasiliano ya THz yamefikia kiwango cha data cha Gbps, wakati kiwango cha data cha Tbps bado kiko katika hatua za awali za maendeleo. Karatasi inayohusiana inaorodhesha maendeleo ya hivi punde katika viwango vya data vya Gbps kulingana na bendi ya THz na inatabiri kuwa Tbps inaweza kupatikana kupitia ugawanyaji wa uwiano. Kwa hiyo, ili kuongeza kiwango cha maambukizi ya data, suluhisho linalowezekana ni kuendeleza bendi mpya ya mzunguko, ambayo ni bendi ya terahertz, ambayo iko katika "eneo tupu" kati ya microwaves na mwanga wa infrared. Katika Mkutano wa Kimataifa wa Mawasiliano ya Redio wa ITU (WRC-19) mwaka wa 2019, masafa ya masafa ya 275-450GHz yametumika kwa huduma za simu zisizobadilika na za ardhini. Inaweza kuonekana kuwa mifumo ya mawasiliano ya wireless ya terahertz imevutia umakini wa watafiti wengi.
Mawimbi ya sumakuumeme ya Terahertz kwa ujumla hufafanuliwa kuwa bendi ya masafa ya 0.1-10THz (1THz=1012Hz) yenye urefu wa mawimbi wa 0.03-3 mm. Kulingana na kiwango cha IEEE, mawimbi ya terahertz yanafafanuliwa kama 0.3-10THz. Mchoro wa 1 unaonyesha kuwa bendi ya masafa ya terahertz iko kati ya microwave na mwanga wa infrared.
Mchoro wa 1 wa mchoro wa bendi ya mzunguko wa THz.
Maendeleo ya Antena za Terahertz
Ingawa utafiti wa terahertz ulianza katika karne ya 19, haukusomwa kama uwanja huru wakati huo. Utafiti juu ya mionzi ya terahertz ililenga zaidi bendi ya mbali ya infrared. Haikuwa hadi katikati hadi mwishoni mwa karne ya 20 ambapo watafiti walianza kuendeleza utafiti wa mawimbi ya milimita kwa bendi ya terahertz na kufanya utafiti maalum wa teknolojia ya terahertz.
Katika miaka ya 1980, kuibuka kwa vyanzo vya mionzi ya terahertz kulifanya matumizi ya mawimbi ya terahertz katika mifumo ya vitendo iwezekanavyo. Tangu karne ya 21, teknolojia ya mawasiliano isiyotumia waya imeendelea kwa kasi, na mahitaji ya watu ya habari na ongezeko la vifaa vya mawasiliano vimeweka mahitaji magumu zaidi juu ya kiwango cha upitishaji wa data za mawasiliano. Kwa hiyo, mojawapo ya changamoto za teknolojia ya mawasiliano ya baadaye ni kufanya kazi kwa kiwango cha juu cha data cha gigabits kwa pili katika eneo moja. Chini ya maendeleo ya sasa ya kiuchumi, rasilimali za wigo zimezidi kuwa chache. Hata hivyo, mahitaji ya binadamu kwa uwezo na kasi ya mawasiliano hayana mwisho. Kwa tatizo la msongamano wa wigo, makampuni mengi hutumia teknolojia ya pembejeo nyingi za matokeo (MIMO) ili kuboresha ufanisi wa wigo na uwezo wa mfumo kwa njia ya kuzidisha anga. Pamoja na maendeleo ya mitandao ya 5G, kasi ya muunganisho wa data ya kila mtumiaji itazidi Gbps, na trafiki ya data ya vituo vya msingi pia itaongezeka kwa kiasi kikubwa. Kwa mifumo ya jadi ya mawasiliano ya mawimbi ya milimita, viungo vya microwave havitaweza kushughulikia mitiririko hii mikubwa ya data. Kwa kuongeza, kutokana na ushawishi wa mstari wa kuona, umbali wa maambukizi ya mawasiliano ya infrared ni mfupi na eneo la vifaa vyake vya mawasiliano ni fasta. Kwa hiyo, mawimbi ya THz, ambayo ni kati ya microwaves na infrared, yanaweza kutumika kujenga mifumo ya mawasiliano ya kasi na kuongeza viwango vya maambukizi ya data kwa kutumia viungo vya THz.
Mawimbi ya Terahertz yanaweza kutoa kipimo kirefu cha mawasiliano, na masafa yake ni takriban mara 1000 yale ya mawasiliano ya rununu. Kwa hiyo, kutumia THz kujenga mifumo ya mawasiliano ya wireless ya kasi ya juu ni suluhisho la kuahidi kwa changamoto ya viwango vya juu vya data, ambayo imevutia maslahi ya timu nyingi za utafiti na viwanda. Mnamo Septemba 2017, kiwango cha kwanza cha mawasiliano ya wireless cha THz IEEE 802.15.3d-2017 kilitolewa, ambacho kinafafanua ubadilishanaji wa data wa uhakika katika masafa ya chini ya THz ya 252-325 GHz. Safu mbadala ya kimwili (PHY) ya kiungo inaweza kufikia viwango vya data vya hadi Gbps 100 katika kipimo data tofauti.
Mfumo wa kwanza wa mawasiliano wa THz uliofanikiwa wa 0.12 THz ulianzishwa mwaka wa 2004, na mfumo wa mawasiliano wa THz wa 0.3 THz ulipatikana mwaka wa 2013. Jedwali la 1 linaorodhesha maendeleo ya utafiti wa mifumo ya mawasiliano ya terahertz nchini Japani kutoka 2004 hadi 2013.
Jedwali la 1 Maendeleo ya utafiti wa mifumo ya mawasiliano ya terahertz nchini Japani kuanzia 2004 hadi 2013
Muundo wa antenna wa mfumo wa mawasiliano uliotengenezwa mwaka wa 2004 ulielezewa kwa kina na Nippon Telegraph na Telephone Corporation (NTT) mwaka wa 2005. Usanidi wa antenna ulianzishwa katika matukio mawili, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2.
Mchoro 2 Mchoro wa kiratibu wa mfumo wa mawasiliano wa wireless wa Japan wa NTT 120 GHz
Mfumo unajumuisha ubadilishaji wa picha na antenna na kupitisha njia mbili za kufanya kazi:
1. Katika mazingira ya ndani ya karibu, kisambaza antena cha mpangilio kinachotumika ndani ya nyumba kinajumuisha chipu ya mtoa huduma wa laini moja ya photodiode (UTC-PD), antena iliyopangwa iliyopangwa na lenzi ya silicon, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2(a).
2. Katika mazingira ya nje ya muda mrefu, ili kuboresha ushawishi wa hasara kubwa ya maambukizi na unyeti mdogo wa detector, antenna ya transmitter lazima iwe na faida kubwa. Antena iliyopo ya terahertz hutumia lenzi ya macho ya Gaussian yenye faida ya zaidi ya 50 dBi. Mchanganyiko wa pembe ya malisho na lenzi ya dielectri imeonyeshwa kwenye Mchoro 2(b).
Mbali na kuendeleza mfumo wa mawasiliano wa 0.12 THz, NTT pia ilitengeneza mfumo wa mawasiliano wa 0.3THz mwaka wa 2012. Kupitia uboreshaji unaoendelea, kiwango cha maambukizi kinaweza kuwa cha juu cha 100Gbps. Kama inavyoonekana katika Jedwali 1, imetoa mchango mkubwa katika maendeleo ya mawasiliano ya terahertz. Hata hivyo, kazi ya sasa ya utafiti ina hasara ya mzunguko wa chini wa uendeshaji, ukubwa mkubwa na gharama kubwa.
Antena nyingi za terahertz zinazotumiwa sasa zimerekebishwa kutoka kwa antena za mawimbi ya milimita, na kuna uvumbuzi mdogo katika antena za terahertz. Kwa hiyo, ili kuboresha utendaji wa mifumo ya mawasiliano ya terahertz, kazi muhimu ni kuboresha antena za terahertz. Jedwali la 2 linaorodhesha maendeleo ya utafiti wa mawasiliano ya Kijerumani ya THz. Kielelezo 3 (a) kinaonyesha mwakilishi wa mfumo wa mawasiliano wa wireless wa THz unaochanganya picha na vifaa vya elektroniki. Kielelezo cha 3 (b) kinaonyesha eneo la majaribio la handaki la upepo. Kwa kuzingatia hali ya sasa ya utafiti nchini Ujerumani, utafiti na maendeleo yake pia yana hasara kama vile masafa ya chini ya uendeshaji, gharama kubwa na ufanisi mdogo.
Jedwali la 2 Maendeleo ya utafiti wa mawasiliano ya THz nchini Ujerumani
Kielelezo cha 3 Tukio la jaribio la handaki ya upepo
Kituo cha TEKNOHAMA cha CSIRO pia kimeanzisha utafiti kuhusu mifumo ya mawasiliano ya ndani ya wireless ya THz. Kituo kilichunguza uhusiano kati ya mwaka na mzunguko wa mawasiliano, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4. Kama inavyoonekana kutoka kwenye Mchoro 4, kufikia 2020, utafiti wa mawasiliano ya wireless unaelekea kwenye bendi ya THz. Upeo wa mzunguko wa mawasiliano kwa kutumia wigo wa redio huongezeka karibu mara kumi kila baada ya miaka ishirini. Kituo kimetoa mapendekezo juu ya mahitaji ya antena za THz na antena zilizopendekezwa za jadi kama vile pembe na lenzi kwa mifumo ya mawasiliano ya THz. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5, antena mbili za pembe hufanya kazi kwa 0.84THz na 1.7THz kwa mtiririko huo, na muundo rahisi na utendaji mzuri wa boriti ya Gaussian.
Kielelezo 4 Uhusiano kati ya mwaka na mzunguko
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Mchoro 5 Aina mbili za antena za pembe
Marekani imefanya utafiti wa kina juu ya utoaji na ugunduzi wa mawimbi ya terahertz. Maabara maarufu za utafiti wa terahertz ni pamoja na Maabara ya Jet Propulsion (JPL), Kituo cha Kuharakisha Mistari cha Stanford (SLAC), Maabara ya Kitaifa ya Marekani (LLNL), Utawala wa Kitaifa wa Anga na Anga (NASA), Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi (NSF), n.k. Antena mpya za terahertz kwa matumizi ya terahertz zimeundwa, kama vile antena za bowtie na antena za uendeshaji wa boriti ya masafa. Kulingana na ukuzaji wa antena za terahertz, tunaweza kupata mawazo matatu ya kimsingi ya muundo wa antena za terahertz kwa sasa, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6.
Mchoro 6 Mawazo matatu ya msingi ya kubuni kwa antena za terahertz
Uchambuzi ulio hapo juu unaonyesha kwamba ingawa nchi nyingi zimezingatia sana antena za terahertz, bado iko katika hatua ya awali ya uchunguzi na maendeleo. Kwa sababu ya upotezaji mkubwa wa uenezi na ufyonzaji wa molekuli, antena za THz kawaida huzuiliwa na umbali wa upitishaji na chanjo. Baadhi ya tafiti zinazingatia masafa ya chini ya uendeshaji katika bendi ya THz. Utafiti uliopo wa antena ya terahertz hulenga hasa kuboresha faida kwa kutumia antena za lenzi ya dielectri, n.k., na kuboresha ufanisi wa mawasiliano kwa kutumia algoriti zinazofaa. Kwa kuongeza, jinsi ya kuboresha ufanisi wa ufungaji wa antenna ya terahertz pia ni suala la haraka sana.
Antena za jumla za THz
Kuna aina nyingi za antena za THz zinazopatikana: antena za dipole zilizo na mashimo ya conical, safu za kutafakari kona, dipoles za bowtie, antena za planar za lenzi ya dielectric, antena za photoconductive kwa ajili ya kuzalisha vyanzo vya mionzi ya THz, antena za pembe, antena za THz kulingana na vifaa vya graphene, nk. nyenzo zinazotumiwa kutengeneza antena za THz, zinaweza kuwa takribani imegawanywa katika antena za chuma (hasa antena za pembe), antena za dielectric (antena za lenzi), na antena mpya za nyenzo. Sehemu hii kwanza inatoa uchambuzi wa awali wa antena hizi, na kisha katika sehemu inayofuata, antena tano za kawaida za THz zinatambulishwa kwa undani na kuchambuliwa kwa kina.
1. Antena za chuma
Antena ya pembe ni antenna ya kawaida ya chuma ambayo imeundwa kufanya kazi katika bendi ya THz. Antenna ya mpokeaji wa wimbi la millimeter classic ni pembe ya conical. Antena zilizo na bati na za modi mbili zina faida nyingi, ikiwa ni pamoja na mifumo ya mionzi yenye ulinganifu wa mzunguko, faida kubwa ya 20 hadi 30 dBi na kiwango cha chini cha mgawanyiko wa -30 dB, na ufanisi wa kuunganisha wa 97% hadi 98%. Bandwidth zilizopo za antena mbili za pembe ni 30% -40% na 6% -8%, kwa mtiririko huo.
Kwa kuwa mzunguko wa mawimbi ya terahertz ni ya juu sana, saizi ya antenna ya pembe ni ndogo sana, ambayo inafanya usindikaji wa pembe kuwa mgumu sana, haswa katika muundo wa safu za antenna, na ugumu wa teknolojia ya usindikaji husababisha gharama kubwa. uzalishaji mdogo. Kwa sababu ya ugumu wa utengenezaji wa chini ya muundo tata wa pembe, antenna rahisi ya pembe kwa namna ya pembe ya conical au conical kawaida hutumiwa, ambayo inaweza kupunguza gharama na ugumu wa mchakato, na utendaji wa mionzi ya antenna unaweza kudumishwa. vizuri.
Antena nyingine ya chuma ni antena ya piramidi ya mawimbi inayosafiri, ambayo inajumuisha antena ya mawimbi ya kusafiri iliyounganishwa kwenye filamu ya dielectric ya mikroni 1.2 na kusimamishwa kwenye cavity ya longitudinal iliyowekwa kwenye kaki ya silicon, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7. Antena hii ni muundo wazi ambao ni sambamba na diode za Schottky. Kwa sababu ya muundo wake rahisi na mahitaji ya chini ya utengenezaji, kwa ujumla inaweza kutumika katika bendi za masafa zaidi ya 0.6 THz. Hata hivyo, ngazi ya sidelobe na ngazi ya msalaba-polarization ya antenna ni ya juu, labda kutokana na muundo wake wazi. Kwa hiyo, ufanisi wake wa kuunganisha ni duni (karibu 50%).
Kielelezo 7 Antena ya piramidi ya wimbi la kusafiri
2. Antenna ya dielectric
Antenna ya dielectric ni mchanganyiko wa substrate ya dielectric na radiator ya antenna. Kupitia muundo sahihi, antena ya dielectri inaweza kufikia ulinganishaji wa kizuizi na kigundua, na ina faida za mchakato rahisi, ujumuishaji rahisi, na gharama ya chini. Katika miaka ya hivi majuzi, watafiti wameunda antena kadhaa za ubavu nyembamba na pana ambazo zinaweza kuendana na vigunduzi visivyo na kizuizi cha antena za dielectric za terahertz: antena ya kipepeo, antena yenye umbo la U mara mbili, antena ya muda wa logi, na antena ya sinusoidal ya log-periodic, kama inavyoonekana katika Mchoro 8. Kwa kuongeza, jiometri ngumu zaidi ya antenna inaweza kuundwa kwa njia ya maumbile algorithms.
Mchoro 8 Aina nne za antena zilizopangwa
Hata hivyo, kwa kuwa antenna ya dielectric imeunganishwa na substrate ya dielectric, athari ya wimbi la uso itatokea wakati mzunguko unaelekea kwenye bendi ya THz. Hasara hii mbaya itasababisha antenna kupoteza nishati nyingi wakati wa operesheni na kusababisha kupunguza kwa kiasi kikubwa ufanisi wa mionzi ya antenna. Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 9, wakati pembe ya mionzi ya antena ni kubwa kuliko pembe ya kukata, nishati yake huwekwa kwenye sehemu ndogo ya dielectri na kuunganishwa na modi ya substrate.
Mchoro 9 Athari ya wimbi la uso wa antena
Wakati unene wa substrate unavyoongezeka, idadi ya njia za juu huongezeka, na kuunganisha kati ya antenna na substrate huongezeka, na kusababisha hasara ya nishati. Ili kudhoofisha athari ya wimbi la uso, kuna miradi mitatu ya utoshelezaji:
1) Pakia lenzi kwenye antena ili kuongeza faida kwa kutumia sifa za kuangazia za mawimbi ya sumakuumeme.
2) Punguza unene wa substrate ili kukandamiza kizazi cha njia za juu za mawimbi ya sumakuumeme.
3) Badilisha nyenzo ya dielectri ya substrate na pengo la bendi ya sumakuumeme (EBG). Sifa za uchujaji wa anga za EBG zinaweza kukandamiza hali za mpangilio wa juu.
3. Antena mpya za nyenzo
Mbali na antenna mbili hapo juu, pia kuna antenna ya terahertz iliyofanywa kwa nyenzo mpya. Kwa mfano, mwaka wa 2006, Jin Hao et al. ilipendekeza antena ya dipole ya kaboni nanotube. Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 10 (a), dipole imeundwa na nanotubes kaboni badala ya nyenzo za chuma. Alisoma kwa uangalifu sifa za infrared na macho za antena ya dipole ya kaboni nanotube na akajadili sifa za jumla za antena ya urefu wa mwisho ya kaboni nanotube dipole, kama vile impedance ya pembejeo, usambazaji wa sasa, faida, ufanisi na muundo wa mionzi. Mchoro wa 10 (b) unaonyesha uhusiano kati ya kizuizi cha pembejeo na mzunguko wa antena ya dipole ya kaboni nanotube. Kama inavyoonekana katika Mchoro 10(b), sehemu ya kuwazia ya kizuizi cha ingizo ina sufuri nyingi katika masafa ya juu. Hii inaonyesha kwamba antena inaweza kufikia resonance nyingi katika masafa tofauti. Ni wazi, antena ya nanotube ya kaboni huonyesha mlio ndani ya masafa fulani ya masafa (masafa ya chini ya THz), lakini haiwezi kabisa kutoa sauti nje ya masafa haya.
Kielelezo 10 (a) Antena ya kaboni nanotube dipole. (b) pembejeo ya kipingamizi-frequency
Mnamo mwaka wa 2012, Samir F. Mahmoud na Ayed R. AlAjmi walipendekeza muundo mpya wa antena ya terahertz kulingana na nanotubes za kaboni, ambao unajumuisha kifungu cha nanotubes ya kaboni iliyofunikwa katika tabaka mbili za dielectric. Safu ya ndani ya dielectric ni safu ya povu ya dielectric, na safu ya nje ya dielectric ni safu ya metamaterial. Muundo maalum unaonyeshwa kwenye Mchoro wa 11. Kupitia kupima, utendaji wa mionzi ya antenna umeboreshwa ikilinganishwa na nanotubes za kaboni zenye kuta.
Mchoro 11 Antena mpya ya terahertz kulingana na nanotube za kaboni
Antena mpya za terahertz zilizopendekezwa hapo juu ni za pande tatu. Ili kuboresha kipimo data cha antena na kutengeneza antena zisizo rasmi, antena za planar graphene zimepokea uangalizi mkubwa. Graphene ina sifa bora za udhibiti endelevu na inaweza kutoa plasma ya uso kwa kurekebisha voltage ya upendeleo. Plasma ya uso ipo kwenye kiolesura kati ya substrates chanya za dielectri zisizobadilika (kama vile Si, SiO2, n.k.) na substrates hasi za dielectri zisizobadilika (kama vile madini ya thamani, graphene, n.k.). Kuna idadi kubwa ya "elektroni za bure" katika kondakta kama vile madini ya thamani na graphene. Elektroni hizi za bure pia huitwa plasma. Kwa sababu ya uwanja unaowezekana katika kondakta, plasma hizi ziko katika hali thabiti na hazisumbui ulimwengu wa nje. Nishati ya mawimbi ya sumakuumeme ya tukio inapounganishwa na plasma hizi, plasma itatoka kwenye hali ya uthabiti na kutetemeka. Baada ya ubadilishaji, modi ya sumakuumeme huunda wimbi la sumaku linalopita kwenye kiolesura. Kulingana na maelezo ya uhusiano wa mtawanyiko wa plasma ya uso wa chuma na mfano wa Drude, metali haziwezi kuunganishwa kwa kawaida na mawimbi ya sumakuumeme kwenye nafasi ya bure na kubadilisha nishati. Ni muhimu kutumia vifaa vingine ili kusisimua mawimbi ya plasma ya uso. Mawimbi ya plasma ya uso huoza kwa kasi katika mwelekeo sambamba wa kiolesura cha chuma-kidogo. Wakati conductor chuma inafanya katika mwelekeo perpendicular kwa uso, athari ya ngozi hutokea. Kwa wazi, kutokana na ukubwa mdogo wa antenna, kuna athari ya ngozi katika bendi ya juu ya mzunguko, ambayo husababisha utendaji wa antenna kushuka kwa kasi na hauwezi kukidhi mahitaji ya antenna za terahertz. Plasmoni ya uso ya graphene sio tu ina nguvu ya juu ya kumfunga na hasara ya chini, lakini pia inasaidia urekebishaji wa umeme unaoendelea. Kwa kuongeza, graphene ina conductivity tata katika bendi ya terahertz. Kwa hiyo, uenezi wa wimbi la polepole unahusiana na hali ya plasma katika masafa ya terahertz. Sifa hizi zinaonyesha kikamilifu uwezekano wa graphene kuchukua nafasi ya vifaa vya chuma katika bendi ya terahertz.
Kulingana na tabia ya mgawanyiko wa plasmoni za uso wa graphene, Mchoro wa 12 unaonyesha aina mpya ya antena ya mstari, na inapendekeza umbo la bendi ya sifa za uenezi wa mawimbi ya plasma katika grafeni. Muundo wa bendi ya antena inayoweza kusomeka hutoa njia mpya ya kusoma sifa za uenezi wa antena mpya za terahertz.
Kielelezo 12 Antena mpya ya strip
Kando na kuchunguza vipengee vipya vya antena ya terahertz, antena za graphene nanopatch terahertz pia zinaweza kuundwa kama safu za kuunda mifumo ya mawasiliano ya antena ya pato nyingi ya terahertz. Muundo wa antenna umeonyeshwa kwenye Mchoro 13. Kulingana na mali ya pekee ya antenna za graphene nanopatch, vipengele vya antenna vina vipimo vya micron-scale. Uwekaji wa mvuke wa kemikali huunganisha moja kwa moja picha tofauti za grafiti kwenye safu nyembamba ya nikeli na kuzihamisha kwenye substrate yoyote. Kwa kuchagua idadi inayofaa ya vipengele na kubadilisha voltage ya upendeleo wa kielektroniki, mwelekeo wa mionzi unaweza kubadilishwa kwa ufanisi, na kufanya mfumo kusanidiwa upya.
Mchoro 13 safu ya antena ya Graphene nanopatch terahertz
Utafiti wa nyenzo mpya ni mwelekeo mpya. Ubunifu wa nyenzo unatarajiwa kuvuka mipaka ya antena za kitamaduni na kukuza aina ya antena mpya, kama vile metali zinazoweza kusanidiwa upya, nyenzo za pande mbili (2D), n.k. Hata hivyo, aina hii ya antena inategemea hasa uvumbuzi wa mpya. nyenzo na maendeleo ya teknolojia ya mchakato. Kwa hali yoyote, uundaji wa antena za terahertz unahitaji nyenzo za ubunifu, teknolojia sahihi ya usindikaji na miundo ya kubuni riwaya ili kukidhi faida kubwa, mahitaji ya gharama nafuu na upana wa upana wa antena za terahertz.
Ifuatayo inatanguliza kanuni za msingi za aina tatu za antena za terahertz: antena za chuma, antena za dielectric na antena mpya za nyenzo, na kuchambua tofauti zao na faida na hasara.
1. Antena ya chuma: Jiometri ni rahisi, rahisi kusindika, gharama ya chini kiasi, na mahitaji ya chini ya nyenzo za substrate. Hata hivyo, antenna za chuma hutumia njia ya mitambo ili kurekebisha nafasi ya antenna, ambayo inakabiliwa na makosa. Ikiwa marekebisho si sahihi, utendaji wa antenna utapungua sana. Ingawa antenna ya chuma ni ndogo kwa ukubwa, ni vigumu kukusanyika na mzunguko uliopangwa.
2. Antena ya dielectric: Antena ya dielectri ina kizuizi cha chini cha pembejeo, ni rahisi kufanana na detector ya chini ya impedance, na ni rahisi kuunganisha na mzunguko uliopangwa. Maumbo ya kijiometri ya antena za dielectri ni pamoja na umbo la kipepeo, umbo la U maradufu, umbo la kawaida la logarithmic na umbo la sine la muda la logarithmic. Walakini, antena za dielectri pia zina dosari mbaya, ambayo ni athari ya wimbi la uso linalosababishwa na substrate nene. Suluhisho ni kupakia lens na kuchukua nafasi ya substrate ya dielectric na muundo wa EBG. Suluhu zote mbili zinahitaji uvumbuzi na uboreshaji unaoendelea wa teknolojia ya mchakato na nyenzo, lakini utendaji wao bora (kama vile uelekeo wa pande zote na ukandamizaji wa wimbi la uso) unaweza kutoa mawazo mapya kwa ajili ya utafiti wa antena za terahertz.
3. Antena mpya za nyenzo: Kwa sasa, antena mpya za dipole zilizofanywa na nanotubes za kaboni na miundo mpya ya antena iliyofanywa kwa metamatadium imeonekana. Nyenzo mpya zinaweza kuleta mafanikio mapya ya utendaji, lakini msingi ni uvumbuzi wa sayansi ya nyenzo. Kwa sasa, utafiti juu ya antena mpya za nyenzo bado uko katika hatua ya uchunguzi, na teknolojia nyingi muhimu hazijakomaa vya kutosha.
Kwa muhtasari, aina tofauti za antena za terahertz zinaweza kuchaguliwa kulingana na mahitaji ya muundo:
1) Ikiwa muundo rahisi na gharama ya chini ya uzalishaji inahitajika, antenna za chuma zinaweza kuchaguliwa.
2) Ikiwa ushirikiano wa juu na impedance ya chini ya pembejeo inahitajika, antenna za dielectric zinaweza kuchaguliwa.
3) Ikiwa mafanikio katika utendaji inahitajika, antena mpya za nyenzo zinaweza kuchaguliwa.
Miundo hapo juu inaweza pia kubadilishwa kulingana na mahitaji maalum. Kwa mfano, aina mbili za antena zinaweza kuunganishwa ili kupata faida zaidi, lakini mbinu ya mkusanyiko na teknolojia ya kubuni lazima ikidhi mahitaji magumu zaidi.
Ili kujifunza zaidi kuhusu antena, tafadhali tembelea:
Muda wa kutuma: Aug-02-2024
