Simsiz qurilmalarning tobora ommalashib borishi bilan ma'lumotlar xizmatlari jadal rivojlanishning yangi davriga kirdi, bu ma'lumotlar xizmatlarining portlovchi o'sishi deb ham ataladi. Hozirgi vaqtda ko'plab ilovalar asta-sekin kompyuterlardan real vaqt rejimida olib yurish va boshqarish oson bo'lgan mobil telefonlar kabi simsiz qurilmalarga o'tmoqda, ammo bu holat ma'lumotlar trafikining tez o'sishiga va o'tkazish qobiliyati resurslarining yetishmasligiga olib keldi. Statistikaga ko'ra, bozordagi ma'lumotlar tezligi keyingi 10-15 yil ichida Gbit/s yoki hatto Tbit/s ga yetishi mumkin. Hozirgi vaqtda THz aloqasi Gbit/s ma'lumot uzatish tezligiga yetdi, Tbit/s ma'lumot uzatish tezligi esa hali rivojlanishning dastlabki bosqichida. Tegishli maqolada THz diapazoniga asoslangan Gbit/s ma'lumot uzatish tezligidagi so'nggi yutuqlar keltirilgan va Tbit/s ni polyarizatsiya multiplekslash orqali olish mumkinligi bashorat qilingan. Shuning uchun, ma'lumotlar uzatish tezligini oshirish uchun mumkin bo'lgan yechim yangi chastota diapazonini, ya'ni mikroto'lqinlar va infraqizil yorug'lik orasidagi "bo'sh maydon"da joylashgan terahers diapazonini ishlab chiqishdir. 2019-yilda bo'lib o'tgan Xalqaro radioaloqa ittifoqi (XEI) Jahon radioaloqa konferensiyasida (WRC-19) 275-450 GGts chastota diapazoni statsionar va quruqlikdagi mobil aloqa xizmatlari uchun ishlatilgan. Terahers simsiz aloqa tizimlari ko'plab tadqiqotchilarning e'tiborini tortganini ko'rish mumkin.
Terahers elektromagnit to'lqinlari odatda 0,1-10THz (1THz=1012Hz) chastota diapazoni sifatida belgilanadi, to'lqin uzunligi 0,03-3 mm. IEEE standartiga ko'ra, terahers to'lqinlari 0,3-10THz deb belgilanadi. 1-rasmda terahers chastota diapazoni mikroto'lqinlar va infraqizil yorug'lik oralig'ida ekanligi ko'rsatilgan.
1-rasm. THz chastota diapazonining sxematik diagrammasi.
Terahertz antennalarini ishlab chiqish
Terahers tadqiqotlari 19-asrda boshlangan bo'lsa-da, o'sha paytda u mustaqil soha sifatida o'rganilmagan. Terahers nurlanishi bo'yicha tadqiqotlar asosan uzoq infraqizil diapazonga qaratilgan edi. Faqat 20-asrning o'rtalari va oxirlariga kelib tadqiqotchilar millimetr to'lqinlari tadqiqotlarini terahers diapazoniga olib chiqishni va maxsus terahers texnologiyasi tadqiqotlarini o'tkazishni boshladilar.
1980-yillarda terahers nurlanish manbalarining paydo bo'lishi terahers to'lqinlarini amaliy tizimlarda qo'llashni mumkin qildi. 21-asrdan boshlab simsiz aloqa texnologiyalari tez rivojlandi va odamlarning axborotga bo'lgan talabi va aloqa uskunalarining ko'payishi aloqa ma'lumotlarini uzatish tezligiga nisbatan yanada qat'iy talablarni qo'ydi. Shuning uchun, kelajakdagi aloqa texnologiyalarining muammolaridan biri bitta joyda sekundiga gigabit yuqori ma'lumot uzatish tezligida ishlashdir. Hozirgi iqtisodiy rivojlanish sharoitida spektr resurslari tobora kamayib bormoqda. Biroq, aloqa sig'imi va tezligiga inson talablari cheksizdir. Spektr tiqilib qolish muammosi uchun ko'plab kompaniyalar fazoviy multiplekslash orqali spektr samaradorligi va tizim sig'imini oshirish uchun ko'p kirishli ko'p chiqishli (MIMO) texnologiyadan foydalanadilar. 5G tarmoqlarining rivojlanishi bilan har bir foydalanuvchining ma'lumotlar ulanish tezligi Gbit/s dan oshadi va bazaviy stansiyalarning ma'lumotlar trafigi ham sezilarli darajada oshadi. An'anaviy millimetr to'lqinli aloqa tizimlari uchun mikroto'lqinli aloqalar bu ulkan ma'lumotlar oqimlarini qayta ishlay olmaydi. Bundan tashqari, ko'rish chizig'ining ta'siri tufayli infraqizil aloqaning uzatish masofasi qisqa va uning aloqa uskunalarining joylashuvi o'zgarmasdir. Shuning uchun, mikroto'lqinlar va infraqizil o'rtasida joylashgan THz to'lqinlari yuqori tezlikdagi aloqa tizimlarini yaratish va THz aloqalaridan foydalanish orqali ma'lumotlar uzatish tezligini oshirish uchun ishlatilishi mumkin.
Terahers to'lqinlari kengroq aloqa o'tkazish qobiliyatini ta'minlay oladi va uning chastota diapazoni mobil aloqadan taxminan 1000 baravar yuqori. Shuning uchun, THz dan ultra yuqori tezlikdagi simsiz aloqa tizimlarini yaratish uchun foydalanish yuqori ma'lumotlar uzatish tezligi muammosiga istiqbolli yechim bo'lib, bu ko'plab tadqiqot guruhlari va sohalarning qiziqishini uyg'otdi. 2017-yil sentabr oyida birinchi THz simsiz aloqa standarti IEEE 802.15.3d-2017 chiqarildi, u 252-325 gigagertsli pastki THz chastota diapazonida nuqtadan nuqtaga ma'lumotlar almashinuvini belgilaydi. Aloqaning muqobil fizik qatlami (PHY) turli o'tkazish qobiliyatida 100 Gbit/s gacha ma'lumotlar uzatish tezligiga erishishi mumkin.
Birinchi muvaffaqiyatli 0,12 THz THz aloqa tizimi 2004-yilda, 0,3 THz THz aloqa tizimi esa 2013-yilda amalga oshirildi. 1-jadvalda 2004-yildan 2013-yilgacha Yaponiyada terahers aloqa tizimlarini tadqiq qilish bo'yicha yutuqlar keltirilgan.
1-jadval. 2004-yildan 2013-yilgacha Yaponiyada terahers aloqa tizimlarini tadqiq qilishdagi yutuqlar
2004-yilda ishlab chiqilgan aloqa tizimining antenna tuzilishi 2005-yilda Nippon Telegraph and Phone Corporation (NTT) tomonidan batafsil tavsiflangan. Antenna konfiguratsiyasi 2-rasmda ko'rsatilganidek, ikkita holatda taqdim etilgan.
2-rasm. Yaponiyaning NTT 120 GHz simsiz aloqa tizimining sxematik diagrammasi
Tizim fotoelektrik konversiya va antennani birlashtiradi va ikkita ish rejimini qo'llaydi:
1. Yaqin masofali yopiq muhitda, yopiq joylarda ishlatiladigan tekis antenna uzatgichi 2(a)-rasmda ko'rsatilgandek, bitta chiziqli tashuvchi fotodiod (UTC-PD) chipi, tekis uyali antenna va kremniy linzasidan iborat.
2. Uzoq masofali ochiq havoda, katta uzatish yo'qotishlari va detektorning past sezgirligi ta'sirini yaxshilash uchun uzatuvchi antenna yuqori kuchaytirishga ega bo'lishi kerak. Mavjud terahers antennasi 50 dBi dan ortiq kuchaytirishga ega Gauss optik linzasidan foydalanadi. Besleme shoxi va dielektrik linzalarning kombinatsiyasi 2(b)-rasmda ko'rsatilgan.
NTT 0,12 THz aloqa tizimini ishlab chiqishdan tashqari, 2012-yilda 0,3 THz aloqa tizimini ham ishlab chiqdi. Uzluksiz optimallashtirish orqali uzatish tezligi 100 Gbit/s gacha yetishi mumkin. 1-jadvaldan ko'rinib turibdiki, u terahers aloqasini rivojlantirishga katta hissa qo'shdi. Biroq, hozirgi tadqiqot ishlari past ish chastotasi, katta o'lcham va yuqori narx kabi kamchiliklarga ega.
Hozirda foydalanilayotgan terahers antennalarining aksariyati millimetr to'lqinli antennalardan modifikatsiyalangan va terahers antennalarida juda kam innovatsiya mavjud. Shuning uchun, terahers aloqa tizimlarining ishlashini yaxshilash uchun muhim vazifa terahers antennalarini optimallashtirishdir. 2-jadvalda Germaniya THz aloqasining tadqiqot yutuqlari keltirilgan. 3-rasm (a) da fotonika va elektronikani birlashtirgan vakillik qiluvchi THz simsiz aloqa tizimi ko'rsatilgan. 3-rasm (b) da shamol tunneli sinov sahnasi ko'rsatilgan. Germaniyadagi hozirgi tadqiqot holatidan kelib chiqib aytganda, uning tadqiqot va ishlanmalarida past ish chastotasi, yuqori narx va past samaradorlik kabi kamchiliklar ham mavjud.
2-jadval. Germaniyada THz aloqasini tadqiq qilish jarayoni
3-rasm. Shamol tunnelini sinovdan o'tkazish joyi
CSIRO AKT Markazi shuningdek, THz yopiq simsiz aloqa tizimlari bo'yicha tadqiqotlarni boshladi. Markaz 4-rasmda ko'rsatilganidek, yil va aloqa chastotasi o'rtasidagi bog'liqlikni o'rgandi. 4-rasmdan ko'rinib turibdiki, 2020-yilga kelib simsiz aloqa bo'yicha tadqiqotlar THz diapazoniga yo'naltiriladi. Radio spektridan foydalanadigan maksimal aloqa chastotasi har yigirma yilda taxminan o'n baravar ortadi. Markaz THz antennalariga qo'yiladigan talablar bo'yicha tavsiyalar berdi va THz aloqa tizimlari uchun shoxlar va linzalar kabi an'anaviy antennalarni taklif qildi. 5-rasmda ko'rsatilganidek, ikkita shoxli antenna mos ravishda 0,84THz va 1,7THz chastotada ishlaydi, oddiy tuzilishga va yaxshi Gauss nurlari ishlashiga ega.
4-rasm. Yil va chastota o'rtasidagi bog'liqlik
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
5-rasm Ikki turdagi shoxli antennalar
Qo'shma Shtatlar terahers to'lqinlarining emissiyasi va aniqlanishi bo'yicha keng qamrovli tadqiqotlar olib bordi. Mashhur terahers tadqiqot laboratoriyalari qatoriga Reaktiv harakatlanish laboratoriyasi (JPL), Stenford chiziqli tezlatgich markazi (SLAC), AQSh milliy laboratoriyasi (LLNL), Milliy aeronavtika va kosmik ma'muriyati (NASA), Milliy fan jamg'armasi (NSF) va boshqalar kiradi. Terahers ilovalari uchun yangi terahers antennalari, masalan, galstukli antennalar va chastota nurlarini boshqarish antennalari ishlab chiqilgan. Terahers antennalarining rivojlanishiga ko'ra, 6-rasmda ko'rsatilganidek, hozirda terahers antennalari uchun uchta asosiy dizayn g'oyasini olishimiz mumkin.
6-rasm. Terahers antennalari uchun uchta asosiy dizayn g'oyasi
Yuqoridagi tahlil shuni ko'rsatadiki, ko'plab mamlakatlar terahers antennalariga katta e'tibor bergan bo'lsalar-da, u hali ham dastlabki tadqiqot va ishlab chiqish bosqichida. Yuqori tarqalish yo'qotilishi va molekulyar yutilish tufayli THz antennalari odatda uzatish masofasi va qamrovi bilan cheklangan. Ba'zi tadqiqotlar THz diapazonidagi pastroq ish chastotalariga qaratilgan. Mavjud terahers antenna tadqiqotlari asosan dielektrik linzali antennalar va boshqalardan foydalanish orqali kuchaytirishni oshirishga va tegishli algoritmlardan foydalanish orqali aloqa samaradorligini oshirishga qaratilgan. Bundan tashqari, terahers antenna qadoqlash samaradorligini qanday oshirish ham juda dolzarb masala.
Umumiy THz antennalari
THZ antennalarining ko'p turlari mavjud: konussimon bo'shliqlarga ega dipol antennalar, burchak reflektor massivlari, kamonsimon dipollar, dielektrik linzali tekis antennalar, THZ manba nurlanish manbalarini yaratish uchun fotoo'tkazuvchan antennalar, shoxli antennalar, grafen materiallariga asoslangan THZ antennalari va boshqalar. THZ antennalarini tayyorlashda ishlatiladigan materiallarga ko'ra, ularni taxminan metall antennalarga (asosan shoxli antennalarga), dielektrik antennalarga (linzali antennalar) va yangi material antennalarga bo'lish mumkin. Ushbu bo'limda avval ushbu antennalarning dastlabki tahlili keltirilgan, so'ngra keyingi bo'limda beshta odatiy THz antennalari batafsil tanishtiriladi va chuqur tahlil qilinadi.
1. Metall antennalar
Shoxli antenna THz diapazonida ishlash uchun mo'ljallangan odatiy metall antennadir. Klassik millimetr to'lqin qabul qilgichining antennasi konussimon shoxdir. Gofrirovka qilingan va ikki rejimli antennalar ko'plab afzalliklarga ega, jumladan, aylanish simmetrik nurlanish naqshlari, 20 dan 30 dBi gacha yuqori daromad va -30 dB past o'zaro polyarizatsiya darajasi va 97% dan 98% gacha ulanish samaradorligi. Ikkala shoxli antennaning mavjud o'tkazish qobiliyati mos ravishda 30%-40% va 6%-8% ni tashkil qiladi.
Terahers to'lqinlarining chastotasi juda yuqori bo'lgani uchun, shoxli antennaning o'lchami juda kichik, bu shoxni qayta ishlashni, ayniqsa antenna massivlarini loyihalashda juda qiyinlashtiradi va qayta ishlash texnologiyasining murakkabligi ortiqcha xarajatlarga va cheklangan ishlab chiqarishga olib keladi. Murakkab shoxli dizaynning pastki qismini ishlab chiqarishdagi qiyinchilik tufayli odatda konussimon yoki konussimon shox shaklidagi oddiy shoxli antenna ishlatiladi, bu esa xarajatlarni va jarayonning murakkabligini kamaytirishi mumkin va antennaning nurlanish samaradorligini yaxshi saqlash mumkin.
Yana bir metall antenna - bu 1,2 mikronli dielektrik plyonkaga o'rnatilgan va kremniy plastinkaga o'yilgan uzunlamasına bo'shliqda osilgan harakatlanuvchi to'lqin antennasidan iborat harakatlanuvchi to'lqin piramida antennasi, 7-rasmda ko'rsatilganidek. Ushbu antenna Shottki diodlari bilan mos keladigan ochiq strukturadir. Nisbatan sodda tuzilishi va past ishlab chiqarish talablari tufayli, odatda 0,6 THz dan yuqori chastota diapazonlarida ishlatilishi mumkin. Biroq, antennaning yon lob darajasi va o'zaro polyarizatsiya darajasi yuqori, ehtimol uning ochiq tuzilishi tufayli. Shuning uchun uning ulanish samaradorligi nisbatan past (taxminan 50%).
7-rasm. Harakatlanuvchi to'lqinli piramidal antenna
2. Dielektrik antenna
Dielektrik antenna dielektrik substrat va antenna radiatorining kombinatsiyasidir. To'g'ri loyihalash orqali dielektrik antenna detektor bilan impedans mosligini ta'minlashi mumkin va oddiy jarayon, oson integratsiya va arzon narx kabi afzalliklarga ega. So'nggi yillarda tadqiqotchilar terahers dielektrik antennalarining past impedansli detektorlariga mos keladigan bir nechta tor polosali va keng polosali yon antennalarni ishlab chiqdilar: kapalak antennasi, qo'shaloq U shaklidagi antenna, log-davriy antenna va log-davriy sinusoidal antenna, 8-rasmda ko'rsatilganidek. Bundan tashqari, genetik algoritmlar orqali yanada murakkab antenna geometriyalarini loyihalash mumkin.
8-rasm. To'rt xil tekis antennalar
Biroq, dielektrik antenna dielektrik substrat bilan birlashtirilganligi sababli, chastota THz diapazoniga moyil bo'lganda sirt to'lqin effekti paydo bo'ladi. Bu halokatli kamchilik antennaning ish paytida ko'p energiya yo'qotishiga olib keladi va antennaning nurlanish samaradorligining sezilarli darajada pasayishiga olib keladi. 9-rasmda ko'rsatilganidek, antennaning nurlanish burchagi kesish burchagidan kattaroq bo'lganda, uning energiyasi dielektrik substratda chegaralanadi va substrat rejimi bilan bog'lanadi.
9-rasm. Antenna sirt to'lqin effekti
Substrat qalinligi oshgani sayin, yuqori tartibli rejimlar soni ortadi va antenna va substrat o'rtasidagi bog'lanish ortadi, natijada energiya yo'qotiladi. Sirt to'lqin effektini susaytirish uchun uchta optimallashtirish sxemasi mavjud:
1) Elektromagnit to'lqinlarning nur hosil qilish xususiyatlaridan foydalanib, kuchaytirishni oshirish uchun antennaga linza qo'ying.
2) Elektromagnit to'lqinlarning yuqori tartibli rejimlarini hosil qilishni bostirish uchun substrat qalinligini kamaytiring.
3) Substrat dielektrik materialini elektromagnit tasma oralig'i (EBG) bilan almashtiring. EBG ning fazoviy filtrlash xususiyatlari yuqori tartibli rejimlarni bostirishi mumkin.
3. Yangi material antennalari
Yuqoridagi ikkita antennadan tashqari, yangi materiallardan tayyorlangan terahers antennasi ham mavjud. Masalan, 2006-yilda Jin Hao va boshqalar uglerod nanotubali dipol antennasini taklif qilishdi. 10(a)-rasmda ko'rsatilganidek, dipol metall materiallar o'rniga uglerod nanotubalaridan yasalgan. U uglerod nanotubali dipol antennasining infraqizil va optik xususiyatlarini sinchkovlik bilan o'rganib chiqdi va kirish empedansi, tok taqsimoti, kuchaytirish, samaradorlik va nurlanish naqshlari kabi chekli uzunlikdagi uglerod nanotubali dipol antennasining umumiy xususiyatlarini muhokama qildi. 10(b)-rasmda uglerod nanotubali dipol antennasining kirish empedansi va chastotasi o'rtasidagi bog'liqlik ko'rsatilgan. 10(b)-rasmda ko'rinib turibdiki, kirish empedansining xayoliy qismi yuqori chastotalarda bir nechta nolga ega. Bu antenna turli chastotalarda bir nechta rezonanslarga erishishi mumkinligini ko'rsatadi. Shubhasiz, uglerod nanotubali antenna ma'lum bir chastota diapazonida (pastki THz chastotalari) rezonans ko'rsatadi, ammo bu diapazondan tashqarida umuman rezonanslasha olmaydi.
10-rasm (a) Uglerod nanotuba dipol antennasi. (b) Kirish impedansi-chastota egri chizig'i
2012-yilda Samir F. Mahmud va Ayed R. Al-Ajmi uglerod nanotubalariga asoslangan yangi terahers antenna tuzilishini taklif qilishdi, u ikkita dielektrik qatlamga o'ralgan uglerod nanotubalari to'plamidan iborat. Ichki dielektrik qatlam dielektrik ko'pik qatlami, tashqi dielektrik qatlam esa metamaterial qatlamdir. Maxsus struktura 11-rasmda ko'rsatilgan. Sinovlar orqali antennaning nurlanish ko'rsatkichlari bitta devorli uglerod nanotubalariga nisbatan yaxshilandi.
11-rasm. Uglerod nanotubalariga asoslangan yangi terahers antennasi
Yuqorida taklif qilingan yangi material terahers antennalari asosan uch o'lchovli. Antennaning o'tkazish qobiliyatini yaxshilash va konformal antennalarni yaratish uchun tekis grafen antennalari keng e'tiborga sazovor bo'ldi. Grafen ajoyib dinamik uzluksiz boshqaruv xususiyatlariga ega va yon kuchlanishni sozlash orqali sirt plazmasini hosil qilishi mumkin. Sirt plazmasi musbat dielektrik doimiy substratlar (masalan, Si, SiO2 va boshqalar) va manfiy dielektrik doimiy substratlar (masalan, qimmatbaho metallar, grafen va boshqalar) orasidagi chegarada mavjud. Qimmatbaho metallar va grafen kabi o'tkazgichlarda ko'p sonli "erkin elektronlar" mavjud. Bu erkin elektronlar plazma deb ham ataladi. O'tkazgichdagi ichki potentsial maydon tufayli bu plazmalar barqaror holatda bo'ladi va tashqi dunyo tomonidan bezovta qilinmaydi. Tushgan elektromagnit to'lqin energiyasi bu plazmalarga ulanganda, plazmalar barqaror holatdan chetga chiqadi va tebranadi. Konversiyadan so'ng, elektromagnit rejim chegarada ko'ndalang magnit to'lqin hosil qiladi. Drude modeli tomonidan metall sirt plazmasining dispersiya munosabatining tavsifiga ko'ra, metallar bo'sh fazoda elektromagnit to'lqinlar bilan tabiiy ravishda birlasha olmaydi va energiyani o'zgartira olmaydi. Sirt plazma to'lqinlarini qo'zg'atish uchun boshqa materiallardan foydalanish kerak. Sirt plazma to'lqinlari metall-substrat interfeysining parallel yo'nalishi bo'yicha tez parchalanadi. Metall o'tkazgich sirtga perpendikulyar yo'nalishda o'tkazganda, teri effekti paydo bo'ladi. Shubhasiz, antennaning kichik o'lchamlari tufayli yuqori chastotali diapazonda teri effekti mavjud bo'lib, bu antennaning ishlashini keskin pasayishiga olib keladi va terahers antennalarining talablariga javob bera olmaydi. Grafenning sirt plazmoni nafaqat yuqori bog'lanish kuchiga va pastroq yo'qotishlarga ega, balki uzluksiz elektr sozlashni ham qo'llab-quvvatlaydi. Bundan tashqari, grafen terahers diapazonida murakkab o'tkazuvchanlikka ega. Shuning uchun, sekin to'lqin tarqalishi terahers chastotalarida plazma rejimi bilan bog'liq. Bu xususiyatlar grafenning terahers diapazonidagi metall materiallarni almashtirish imkoniyatini to'liq namoyish etadi.
Grafen sirt plazmonlarining polyarizatsiya xususiyatiga asoslanib, 12-rasmda yangi turdagi tasma antennasi ko'rsatilgan va grafendagi plazma to'lqinlarining tarqalish xususiyatlarining tasma shakli taklif qilingan. Sozlanadigan antenna tasmasini loyihalash yangi material terahers antennalarining tarqalish xususiyatlarini o'rganishning yangi usulini taqdim etadi.
12-rasm. Yangi tasma antenna
Yangi material terahers antenna elementlarini o'rganishdan tashqari, grafen nanopatch terahers antennalari terahers ko'p kirishli ko'p chiqishli antenna aloqa tizimlarini yaratish uchun massivlar sifatida ham ishlab chiqilishi mumkin. Antenna tuzilishi 13-rasmda ko'rsatilgan. Grafen nanopatch antennalarining noyob xususiyatlariga asoslanib, antenna elementlari mikron masshtabli o'lchamlarga ega. Kimyoviy bug' cho'kishi turli grafen tasvirlarini yupqa nikel qatlamida to'g'ridan-to'g'ri sintez qiladi va ularni istalgan substratga o'tkazadi. Tegishli miqdordagi komponentlarni tanlash va elektrostatik kuchlanishni o'zgartirish orqali nurlanish yo'nalishini samarali ravishda o'zgartirish mumkin, bu esa tizimni qayta konfiguratsiya qilish imkonini beradi.
13-rasm Grafen nanopatch terahers antenna massivi
Yangi materiallarni tadqiq qilish nisbatan yangi yo'nalishdir. Materiallarni innovatsiya qilish an'anaviy antennalarning cheklovlarini buzib, qayta konfiguratsiya qilinadigan metamateriallar, ikki o'lchovli (2D) materiallar va boshqalar kabi turli xil yangi antennalarni ishlab chiqishi kutilmoqda. Biroq, bu turdagi antenna asosan yangi materiallarning innovatsiyasi va jarayon texnologiyasining rivojlanishiga bog'liq. Qanday bo'lmasin, terahers antennalarini ishlab chiqish terahers antennalarining yuqori daromadlilik, arzonlik va keng o'tkazish qobiliyati talablarini qondirish uchun innovatsion materiallar, aniq ishlov berish texnologiyasi va yangi dizayn tuzilmalarini talab qiladi.
Quyida uch turdagi terahers antennalarining asosiy tamoyillari keltirilgan: metall antennalar, dielektrik antennalar va yangi material antennalar hamda ularning farqlari, afzalliklari va kamchiliklari tahlil qilinadi.
1. Metall antenna: Geometriya oddiy, ishlov berish oson, nisbatan arzon va substrat materiallariga past talablar qo'yiladi. Biroq, metall antennalar antennaning o'rnini sozlash uchun mexanik usuldan foydalanadi, bu esa xatolarga moyil. Agar sozlash to'g'ri bo'lmasa, antennaning ishlashi sezilarli darajada pasayadi. Metall antenna kichik o'lchamga ega bo'lsa-da, uni tekis sxema bilan yig'ish qiyin.
2. Dielektrik antenna: Dielektrik antenna past kirish empedansiga ega, past empedans detektori bilan moslashtirish oson va tekis sxemaga ulanish nisbatan oson. Dielektrik antennalarning geometrik shakllari kapalak shakli, qo'shaloq U shakli, an'anaviy logarifmik shakl va logarifmik davriy sinus shaklini o'z ichiga oladi. Biroq, dielektrik antennalarda ham halokatli kamchilik mavjud, ya'ni qalin substrat tufayli yuzaga keladigan sirt to'lqin effekti. Yechim linzani yuklash va dielektrik substratni EBG tuzilishi bilan almashtirishdir. Ikkala yechim ham innovatsiya va jarayon texnologiyasi va materiallarini doimiy ravishda takomillashtirishni talab qiladi, ammo ularning ajoyib ishlashi (masalan, ko'p yo'nalishlilik va sirt to'lqinlarini bostirish) terahers antennalarini tadqiq qilish uchun yangi g'oyalarni taqdim etishi mumkin.
3. Yangi material antennalari: Hozirgi vaqtda uglerod nanotubalaridan tayyorlangan yangi dipol antennalari va metamateriallardan tayyorlangan yangi antenna tuzilmalari paydo bo'ldi. Yangi materiallar yangi ishlash yutuqlarini olib kelishi mumkin, ammo asosiy g'oya materialshunoslikdagi innovatsiyadir. Hozirgi vaqtda yangi material antennalari bo'yicha tadqiqotlar hali ham tadqiqot bosqichida va ko'plab asosiy texnologiyalar yetarlicha yetuk emas.
Xulosa qilib aytganda, dizayn talablariga muvofiq turli xil terahers antennalarini tanlash mumkin:
1) Agar oddiy dizayn va past ishlab chiqarish xarajatlari talab qilinsa, metall antennalarni tanlash mumkin.
2) Agar yuqori integratsiya va past kirish empedansi talab qilinsa, dielektrik antennalarni tanlash mumkin.
3) Agar ishlashda katta yutuq talab etilsa, yangi material antennalarini tanlash mumkin.
Yuqoridagi dizaynlar ham ma'lum talablarga muvofiq sozlanishi mumkin. Masalan, ko'proq afzalliklarga erishish uchun ikki turdagi antennalarni birlashtirish mumkin, ammo yig'ish usuli va dizayn texnologiyasi yanada qat'iy talablarga javob berishi kerak.
Antennalar haqida ko'proq bilish uchun quyidagi manzilga tashrif buyuring:
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 2-avgust
