Simsiz enjamlaryň meşhurlygynyň artmagy bilen, maglumat hyzmatlary täze çalt ösüş döwrüne girdi, bu hem maglumat hyzmatlarynyň partlama ösüşi diýlip atlandyrylýar. Häzirki wagtda köp sanly programmalar kompýuterlerden real wagt režiminde göterip we işletmek aňsat bolan ykjam telefonlar ýaly simsiz enjamlara ýuwaş-ýuwaşdan geçýär, ýöne bu ýagdaý maglumat trafikiniň çalt artmagyna we geçirijilik mümkinçilikleriniň ýetmezçiligine hem getirdi. Statistika görä, bazardaky maglumat tizligi indiki 10-15 ýylyň içinde Gbps ýa-da hatda Tbps-e ýetip biler. Häzirki wagtda THz aragatnaşygy Gbps maglumat tizligine ýetdi, Tbps maglumat tizligi bolsa henizem ösüşiň başlangyç tapgyrynda. Degişli makalada THz diapazonyna esaslanýan Gbps maglumat tizligindäki iň soňky ösüşler sanalyp geçilýär we Tbps-iň polýarizasiýa multipleksleşdirmesi arkaly alnyp bilinjekdigi çak edilýär. Şonuň üçin maglumat geçirijilik tizligini ýokarlandyrmak üçin mümkin çözgüt täze ýygylyk zolagyny, ýagny mikrotolkunlar bilen infragyzyl şöhle arasyndaky "boş ýerde" ýerleşýän terahers zolagyny döretmekdir. 2019-njy ýylda Halkara radioaragatnaşyk Bileleşiginiň (ITU) Bütindünýä radioaragatnaşyk konferensiýasynda (WRC-19) 275-450 GHz ýygylyk diapazony sabit we gury ýerüsti ykjam hyzmatlar üçin ulanyldy. Terahers simsiz aragatnaşyk ulgamlarynyň köp sanly ylmy işgärleriň ünsüni özüne çekendigini görmek bolýar.
Terahers elektromagnit tolkunlary, adatça, 0,1-10THz (1THz=1012Hz) ýygylyk zolagy we 0,03-3 mm tolkun uzynlygy hökmünde kesgitlenýär. IEEE standartyna laýyklykda, terahers tolkunlary 0,3-10THz hökmünde kesgitlenýär. 1-nji suratda terahers ýygylyk zolagynyň mikrotolkunlar bilen infragyzyl şöhleleriň arasynda ýerleşýändigi görkezilýär.
Şekil 1 THz ýygylyk zolagynyň shematiki diagrammasy.
Terahers antennalarynyň işlenip düzülmegi
Terahers barlaglary XIX asyrda başlansa-da, şol döwürde ol garaşsyz ugur hökmünde öwrenilmedi. Terahers radiasiýa boýunça barlaglar, esasan, uzak infragyzyl zolaklara gönükdirilendir. Diňe XX asyryň ortalaryndan ahyryna çenli barlagçylar millimetr tolkun barlaglaryny terahers zolagyna çenli ösdürmäge we ýöriteleşdirilen terahers tehnologiýasy barlaglaryny geçirmäge başladylar.
1980-nji ýyllarda terahers radiasiýa çeşmeleriniň peýda bolmagy terahers tolkunlarynyň amaly ulgamlarda ulanylmagyny mümkin etdi. 21-nji asyrdan bäri simsiz aragatnaşyk tehnologiýasy çalt ösdi we adamlaryň maglumata bolan islegi we aragatnaşyk enjamlarynyň artmagy aragatnaşyk maglumatlarynyň geçirijilik tizligine has berk talaplary öňe sürdi. Şonuň üçin geljekki aragatnaşyk tehnologiýasynyň kynçylyklarynyň biri bir ýerde sekuntda gigabit ýokary maglumat tizliginde işlemekdir. Häzirki ykdysady ösüş şertlerinde spektr serişdeleri barha azlaşýar. Şeýle-de bolsa, aragatnaşyk kuwwatyna we tizligine bolan adamyň talaplary çäksizdir. Spektriň dykylmagy meselesi üçin köp kompaniýalar giňişlik multipleksleşdirme arkaly spektr netijeliligini we ulgamyň kuwwatyny ýokarlandyrmak üçin köp girişli köp çykyşly (MIMO) tehnologiýasyny ulanýarlar. 5G ulgamlarynyň ösmegi bilen her bir ulanyjynyň maglumat birikme tizligi Gbps-den geçer we baza stansiýalarynyň maglumat gatnawy hem ep-esli artar. Adaty millimetr tolkun aragatnaşyk ulgamlary üçin mikrotolkun baglanyşyklary bu ägirt uly maglumat akymlaryny dolandyryp bilmez. Mundan başga-da, görüş çyzygynyň täsiri sebäpli infragyzyl aragatnaşygyň geçirijilik aralygy gysga we onuň aragatnaşyk enjamlarynyň ýerleşýän ýeri üýtgewsizdir. Şonuň üçin mikrotolkunlar bilen infragyzyl arasynda ýerleşýän THz tolkunlary ýokary tizlikli aragatnaşyk ulgamlaryny gurmak we THz baglanyşyklaryny ulanmak arkaly maglumat geçirijilik tizligini ýokarlandyrmak üçin ulanylyp bilner.
Terahers tolkunlary has giň aragatnaşyk geçirijilik ukybyny üpjün edip biler we onuň ýygylyk diapazony mobil aragatnaşygyňkydan takmynan 1000 esse ýokarydyr. Şonuň üçin, THz-i ulanmak arkaly ultra ýokary tizlikli simsiz aragatnaşyk ulgamlaryny gurmak, köp ylmy toparlaryň we pudaklaryň gyzyklanmasyny özüne çeken ýokary maglumat tizligi meselesine geljegi uly çözgüt bolup durýar. 2017-nji ýylyň sentýabr aýynda 252-325 GHz pes THz ýygylyk diapazonynda nokatdan nokada maglumat alyş-çalşygyny kesgitleýän ilkinji THz simsiz aragatnaşyk standarty IEEE 802.15.3d-2017 çykaryldy. Aragatnaşyk ulgamynyň alternatiw fiziki gatlagy (PHY) dürli geçirijilik giňliklerinde 100 Gbit/s çenli maglumat tizligine ýetip biler.
Ilkinji üstünlikli 0,12 THz THz aragatnaşyk ulgamy 2004-nji ýylda döredildi we 0,3 THz THz aragatnaşyk ulgamy 2013-nji ýylda amala aşyryldy. 1-nji tablisada 2004-nji ýyldan 2013-nji ýyla çenli Ýaponiýada terahers aragatnaşyk ulgamlarynyň ylmy-barlag işleriniň netijeleri görkezilýär.
1-nji tablisa 2004-nji ýyldan 2013-nji ýyla çenli Ýaponiýada terahers aragatnaşyk ulgamlarynyň ylmy-barlag işleriniň ösüşi
2004-nji ýylda işlenip düzülen aragatnaşyk ulgamynyň antenna gurluşy 2005-nji ýylda Nippon Telegraph and Phone Corporation (NTT) tarapyndan jikme-jik beýan edildi. Antennanyň konfigurasiýasy 2-nji suratda görkezilişi ýaly iki ýagdaýda girizildi.
2-nji surat Ýaponiýanyň NTT 120 GHz simsiz aragatnaşyk ulgamynyň shematiki diagrammasy
Ulgam fotoelektrik konwersiýany we antennany birleşdirýär we iki iş režimini kabul edýär:
1. Ýakyn aralykdaky içerki gurşawda, içerki gurşawda ulanylýan tekiz antenna geçirijisi 2(a) suratda görkezilişi ýaly, bir setirli daşaýjy fotodioddan (UTC-PD) çipden, tekiz ýer antennasyndan we kremniý linzasyndan ybarat.
2. Uzak aralykly açyk gurşawda, uly geçirijilik ýitgisiniň we detektoryň pes duýgurlygynyň täsirini gowulandyrmak üçin, geçiriji antenna ýokary güýçlendiriji bolmaly. Bar bolan terahers antennasy 50 dBi-den gowrak güýçlendirijili Gauss optiki linzasyny ulanýar. Iýmitlendiriji şaýol we dielektrik linzanyň utgaşmasy 2(b) suratda görkezilen.
NTT 0,12 THz aragatnaşyk ulgamyny işläp düzmekden başga-da, 2012-nji ýylda 0,3 THz aragatnaşyk ulgamyny hem işläp düzdi. Yzygiderli optimizasiýa arkaly geçirijilik tizligi 100 Gbit/s çenli ýetip biler. 1-nji tablisadan görnüşi ýaly, ol terahers aragatnaşygynyň ösüşine uly goşant goşdy. Şeýle-de bolsa, häzirki ylmy-barlag işleriniň pes iş ýygylygy, uly ölçeg we ýokary baha ýaly kemçilikleri bar.
Häzirki wagtda ulanylýan terahers antennalarynyň köpüsi millimetr tolkun antennalaryndan üýtgedilen we terahers antennalarynda az täzelik bar. Şonuň üçin terahers aragatnaşyk ulgamlarynyň işini gowulandyrmak üçin terahers antennalaryny optimizirlemek möhüm wezipedir. 2-nji tablisa Germaniýanyň THZ aragatnaşygynyň ylmy-barlag işleriniň öňegidişligini görkezýär. 3-nji suratda (a) fotonika we elektronikany birleşdirýän wekilçilikli THZ simsiz aragatnaşyk ulgamy görkezilýär. 3-nji suratda (b) şemal tuneliniň synag sahnasy görkezilýär. Germaniýadaky häzirki ylmy-barlag ýagdaýyndan çen tutulsa, onuň ylmy-barlag işleriniň we işläp düzmeleriniň pes iş ýygylygy, ýokary çykdajy we pes netijelilik ýaly kemçilikleri hem bar.
2-nji tablisa Germaniýada THZ aragatnaşygynyň ylmy-barlag işleriniň ösüşi
3-nji surat Şemal tuneliniň synag sahnasy
CSIRO IKT merkezi THz içerki simsiz aragatnaşyk ulgamlary boýunça ylmy barlaglary hem başlady. Merkez 4-nji suratda görkezilişi ýaly, ýyl bilen aragatnaşyk ýygylygynyň arasyndaky gatnaşygy öwrendi. 4-nji suratdan görnüşi ýaly, 2020-nji ýyla çenli simsiz aragatnaşyk boýunça ylmy barlaglar THz zolagyna gönükdirilendir. Radio spektrini ulanýan iň ýokary aragatnaşyk ýygylygy her ýigrimi ýylda takmynan on esse artýar. Merkez THz antennalaryna bolan talaplar boýunça teklipler berdi we THz aragatnaşyk ulgamlary üçin şaýollar we linzalar ýaly däp bolan antennalary teklip etdi. 5-nji suratda görkezilişi ýaly, iki şaýol antennasy degişlilikde 0,84THz we 1,7THz-de işleýär, ýönekeý gurluş we gowy Gauss şöhlesi öndürijiligi bilen.
4-nji surat Ýyl we ýygylyk arasyndaky baglanyşyk
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
5-nji surat Iki görnüşli symbol antennalary
Birleşen Ştatlar terahers tolkunlarynyň şöhlelenmesi we anyklanmagy boýunça giňişleýin gözleg işlerini geçirdi. Meşhur terahers ylmy-barlag laboratoriýalaryna Reaktiw hereket laboratoriýasy (JPL), Stenford Linear Tizlendiriji Merkezi (SLAC), ABŞ-nyň Milli laboratoriýasy (LLNL), Milli Aeronawtika we Kosmos Administrasiýasy (NASA), Milli Ylym Gaznasy (NSF) we ş.m. girýär. Terahers ulanylyşlary üçin täze terahers antennalary, mysal üçin, galstuk antennalary we ýygylyk şöhlesini dolandyryş antennalary döredildi. Terahers antennalarynyň işlenip düzülmegine görä, häzirki wagtda 6-njy suratda görkezilişi ýaly, terahers antennalary üçin üç esasy dizaýn ideýasyny alyp bileris.
6-njy surat Terahers antennalary üçin üç esasy dizaýn ideýasy
Ýokardaky seljerme köp ýurtlaryň terahers antennalaryna uly üns berse-de, onuň henizem başlangyç gözleg we işläp düzmek tapgyryndadygyny görkezýär. Ýokary ýaýrama ýitgisi we molekulýar siňdirilişi sebäpli THz antennalary adatça geçirijilik aralygy we örtügi bilen çäklenýär. Käbir barlaglar THz zolagyndaky pes iş ýygylyklaryna gönükdirilendir. Bar bolan terahers antenna barlaglary, esasan, dielektrik linza antennalaryny we ş.m. ulanmak arkaly güýçlendirmegi ýokarlandyrmaga we degişli algoritmleri ulanmak arkaly aragatnaşygyň netijeliligini ýokarlandyrmaga gönükdirilendir. Mundan başga-da, terahers antenna gaplamasynyň netijeliligini nädip ýokarlandyrmalydygy hem örän möhüm meseledir.
Umumy THz antennalary
THZ antennalarynyň köp görnüşleri bar: konus şekilli boşluklary bolan dipol antennalary, burç şöhlelendiriji massiwleri, galstukly dipollar, dielektrik linzaly tekiz antennalar, THZ çeşmesiniň radiasiýa çeşmelerini döretmek üçin fotogeçiriji antennalar, wall antennalar, grafen materiallaryna esaslanýan THZ antennalary we ş.m. THZ antennalaryny ýasamak üçin ulanylýan materiallara görä, olary takmynan metal antennalara (esasan wall antennalara), dielektrik antennalara (linza antennalary) we täze material antennalaryna bölmek bolýar. Bu bölümde ilki bilen bu antennalaryň deslapky seljermesi berilýär, soňra indiki bölümde bäş sany tipiki THZ antennasy jikme-jik tanyşdyrylýar we çuňňur seljerilýär.
1. Metal antennalar
Buynuz antennasy THz diapazonynda işlemek üçin niýetlenen adaty metal antennadyr. Klassiki millimetr tolkun kabul edijisiniň antennasy konus şekilli buynuzdyr. Gofrirlenen we iki režimli antennalaryň köp artykmaçlyklary bar, şol sanda aýlanma simmetriki şöhlelenme nusgalary, 20-30 dBi ýokary gazanç we -30 dB pes çarpaz polýarizasiýa derejesi, şeýle hem 97% -98% birleşdiriş netijeliligi. Iki buynuz antennasynyň elýeterli geçirijilik giňlikleri degişlilikde 30%-40% we 6%-8%.
Terahers tolkunlarynyň ýygylygy örän ýokary bolany üçin, şahly antennanyň ululygy örän kiçi, bu bolsa şahlyny gaýtadan işlemegi, esasanam antenna massiwleriniň dizaýnynda örän kynlaşdyrýar we gaýtadan işlemegiň tehnologiýasynyň çylşyrymlylygy artykmaç çykdajylara we önümçiligiň çäkli bolmagyna getirýär. Çylşyrymly şahly dizaýnynyň aşagyny öndürmekde kynçylyk bolandygy sebäpli, adatça konus şekilli ýa-da konus şekilli şahly antenna ulanylýar, bu bolsa çykdajylary we prosesiň çylşyrymlylygyny azaldyp biler we antennanyň radiasiýa işini gowy saklap bolýar.
Başga bir metal antenna, 7-nji suratda görkezilişi ýaly, 1,2 mikron dielektrik plýonkasyna birikdirilen we kremniý plastinkasyna oýulan uzynlyk boşlugynda asylýan hereket edýän tolkun antennasyndan ybarat bolan hereket edýän tolkun piramida antennasydyr. Bu antenna Şottki diodlary bilen utgaşykly açyk gurluşdyr. Gurluşynyň deňeşdirme boýunça ýönekeýligi we önümçilik talaplarynyň pesligi sebäpli, ony, adatça, 0,6 THz-den ýokary ýygylyk zolaklarynda ulanyp bolýar. Şeýle-de bolsa, antennanyň gapdal bölegi we çarpaz polýarizasiýa derejesi ýokary, ähtimal, onuň açyk gurluşy sebäplidir. Şonuň üçin onuň birikdirme netijeliligi deňeşdirme boýunça pes (takmynan 50%).
7-nji surat Syýahat edýän tolkun piramidal antennasy
2. Dielektrik antenna
Dielektrik antenna dielektrik substratyň we antenna radiatorynyň utgaşmasydyr. Dogry dizaýn arkaly dielektrik antenna detektor bilen impedans deňleşdirilmegine ýetip biler we ýönekeý proses, aňsat integrasiýa we arzan baha ýaly artykmaçlyklara eýedir. Soňky ýyllarda ylmy işgärler terahers dielektrik antennalarynyň pes impedans detektorlaryna deňleşip bilýän birnäçe dar zolakly we giň zolakly gapdal antennalary döretdiler: kebelek antenna, goşa U görnüşli antenna, log-periodik antenna we log-periodik sinusoidal antenna, 8-nji suratda görkezilişi ýaly. Mundan başga-da, has çylşyrymly antenna geometriýalaryny genetiki algoritmler arkaly dizaýn edip bolýar.
8-nji surat. Tekiz antennalaryň dört görnüşi
Şeýle-de bolsa, dielektrik antenna dielektrik substrat bilen birleşdirilendigi üçin, ýygylyk THz zolagyna meýil edende ýüzleý tolkun täsiri ýüze çykar. Bu ölüm howply kemçilik antennanyň iş wagtynda köp energiýa ýitirmegine we antennanyň radiasiýa netijeliliginiň ep-esli peselmegine sebäp bolar. 9-njy suratda görkezilişi ýaly, antennanyň radiasiýa burçy kesiş burçundan uly bolanda, onuň energiýasy dielektrik substratda çäklendirilýär we substrat režimi bilen birleşýär.
9-njy surat Antennanyň ýüzüniň tolkun täsiri
Substratyň galyňlygy artdygyça, ýokary derejeli režimleriň sany artýar we antenna bilen substratyň arasyndaky baglanyşyk artýar, bu bolsa energiýa ýitgisine getirýär. Ýüz tolkunynyň täsirini gowşatmak üçin üç optimizasiýa shemasy bar:
1) Elektromagnit tolkunlaryň şöhle emele getiriş häsiýetlerini ulanyp, güýçlendirmegi artdyrmak üçin antenna linzasyny ýükleň.
2) Elektromagnit tolkunlaryň ýokary derejeli görnüşleriniň döremegini basyp ýatyrmak üçin substratyň galyňlygyny azaldyň.
3) Substrat dielektrik materialyny elektromagnit zolak aralygy (EBG) bilen çalşyryň. EBG-niň giňişlik süzgüç häsiýetnamalary ýokary derejeli režimleri basyp ýatyryp biler.
3. Täze material antennalary
Ýokardaky iki antennadan başga-da, täze materiallardan ýasalan terahers antennasy hem bar. Mysal üçin, 2006-njy ýylda Jin Hao we beýlekiler uglerod nanotubaly dipol antennasyny teklip etdiler. 10-njy suratda (a) görkezilişi ýaly, dipol metal materiallaryň ýerine uglerod nanotubalaryndan ýasalýar. Ol uglerod nanotubaly dipol antennasynyň infragyzyl we optiki häsiýetlerini üns bilen öwrendi we giriş impedansy, tok paýlanyşy, güýçlendirme, netijelilik we radiasiýa nusgasy ýaly çäkli uzynlykdaky uglerod nanotubaly dipol antennasynyň umumy häsiýetlerini ara alyp maslahatlaşdy. 10-njy suratda (b) uglerod nanotubaly dipol antennasynyň giriş impedansy bilen ýygylygynyň arasyndaky gatnaşyk görkezilýär. 10-njy suratda (b) görkezilişi ýaly, giriş impedansynyň hyýaly bölegi ýokary ýygylyklarda birnäçe nola eýedir. Bu antennanyň dürli ýygylyklarda köp sanly rezonanslara ýetip biljekdigini görkezýär. Elbetde, uglerod nanotubaly antenna belli bir ýygylyk aralygynda (pes THz ýygylyklarynda) rezonans görkezýär, ýöne bu aralykdan daşarda rezonans döredip bilmeýär.
10-njy surat (a) Uglerod nanotubasynyň dipol antennasy. (b) Giriş impedans-ýygylyk egrisi
2012-nji ýylda Samir F. Mahmud we Aýed R. AlAjmi uglerod nanotubalaryna esaslanýan täze terahers antenna gurluşyny teklip etdiler, ol iki dielektrik gatlaga gaplanan uglerod nanotubalarynyň toplumyndan ybaratdyr. Içki dielektrik gatlak dielektrik köpük gatlak, daşky dielektrik gatlak bolsa metamaterial gatlakdyr. Anyk gurluş 11-nji suratda görkezilen. Synag arkaly antennanyň radiasiýa görkezijisi bir diwarly uglerod nanotubalaryna garanyňda gowulaşdyryldy.
11-nji surat Uglerod nanotubalaryna esaslanýan täze terahers antennasy
Ýokarda teklip edilen täze material terahers antennalary esasan üç ölçegli. Antennanyň geçirijilik ukybyny gowulandyrmak we konformal antennalary ýasamak üçin tekiz grafen antennalary giňden üns çekdi. Grafen ajaýyp dinamiki üznüksiz dolandyryş häsiýetlerine eýedir we gyşarnyk naprýaženiýesini sazlamak arkaly ýüz plazmasyny döredip biler. Ýüz plazmasy oňyn dielektrik hemişelik substratlar (meselem, Si, SiO2 we ş.m.) we negatiw dielektrik hemişelik substratlar (meselem, gymmat bahaly metallar, grafen we ş.m.) arasyndaky serhetde bar. Gymmat bahaly metallar we grafen ýaly geçirijilerde köp sanly "erkin elektronlar" bar. Bu erkin elektronlar plazma diýlip hem atlandyrylýar. Geçirijidäki içki potensial meýdan sebäpli bu plazmalar durnukly ýagdaýda bolýar we daşarky dünýäden täsirlenmez. Düşýän elektromagnit tolkun energiýasy bu plazmalara birikdirilende, plazmalar durnukly ýagdaýdan sowlup, titreşer. Öwrülişden soň, elektromagnit režim serhetde transvers magnit tolkun emele getirýär. Drude modeli tarapyndan metal ýüz plazmasynyň dispersiýa gatnaşygynyň beýanyna görä, metallar boş giňişlikde elektromagnit tolkunlar bilen tebigy ýagdaýda birikdirilip, energiýany öwrüp bilmeýärler. Ýüz plazma tolkunlaryny gozgatmak üçin başga materiallary ulanmak zerurdyr. Ýüz plazma tolkunlary metal-substrat serhediniň parallel ugry boýunça çalt pese gaçýar. Metal geçiriji ýüze perpendikulýar ugurda geçirende, deri täsiri ýüze çykýar. Elbetde, antennanyň kiçi ölçegliligi sebäpli ýokary ýygylykly zolakda deri täsiri ýüze çykýar, bu bolsa antennanyň işiniň keskin pese gaçmagyna sebäp bolýar we terahers antennalarynyň talaplaryna laýyk gelip bilmeýär. Grafeniň ýüz plazmony diňe bir ýokary baglanyşyk güýjüne we pes ýitgilere eýe bolmak bilen çäklenmän, eýsem üznüksiz elektrik sazlamagyny hem goldaýar. Mundan başga-da, grafen terahers zolagynda çylşyrymly geçirijilige eýedir. Şonuň üçin haýal tolkun ýaýramagy terahers ýygylyklaryndaky plazma režimi bilen baglanyşyklydyr. Bu häsiýetler grafeniň terahers zolagyndaky metal materiallaryň ornuny tutmagynyň mümkinçiligini doly görkezýär.
Grafen ýüzi plazmonlarynyň polýarizasiýa häsiýetine esaslanyp, 12-nji suratda täze görnüşli zolak antennasy görkezilýär we grafendäki plazma tolkunlarynyň ýaýrama häsiýetleriniň zolak görnüşi teklip edilýär. Sazlanýan antenna zolagynyň dizaýny täze material terahers antennalarynyň ýaýrama häsiýetlerini öwrenmegiň täze usulyny hödürleýär.
12-nji surat Täze zolakly antenna
Täze material terahers antenna elementlerini öwrenmekden başga-da, grafen nanopatch terahers antennalary terahers köp girişli köp çykyşly antenna aragatnaşyk ulgamlaryny gurmak üçin massiwler hökmünde hem dizaýn edilip bilner. Antennanyň gurluşy 13-nji suratda görkezilen. Grafen nanopatch antennalarynyň özboluşly häsiýetlerine esaslanyp, antenna elementleriniň mikron ölçegli ölçegleri bar. Himiki bug çökündisi inçe nikel gatlagynda dürli grafen şekillerini gönüden-göni sintezleýär we olary islendik substrata geçirýär. Degişli sanly komponentleri saýlamak we elektrostatik täsirli naprýaženiýeni üýtgetmek arkaly radiasiýa ugruny netijeli üýtgedip bolýar, bu bolsa ulgamy täzeden konfigurirläp bolýar.
13-nji surat Grafen nanopatch terahers antenna massiwi
Täze materiallary öwrenmek deňeşdirme boýunça täze ugurdyr. Materiallaryň innowasiýa edilmeginiň däp bolan antennalaryň çäklendirmelerini aradan aýyrmagyna we gaýtadan konfigurirlenip bolýan metamateriallar, iki ölçegli (2D) materiallar we ş.m. ýaly dürli täze antennalary işläp düzmegine garaşylýar. Şeýle-de bolsa, bu görnüşli antenna esasan täze materiallaryň innowasiýasyna we proses tehnologiýasynyň ösüşine baglydyr. Her niçigem bolsa, terahers antennalarynyň işlenip düzülmegi terahers antennalarynyň ýokary girdeji, arzan baha we giň geçirijilik talaplaryny kanagatlandyrmak üçin innowasion materiallary, takyk gaýtadan işlemek tehnologiýasyny we täze dizaýn gurluşlaryny talap edýär.
Aşakda terahers antennalarynyň üç görnüşiniň: metal antennalaryň, dielektrik antennalaryň we täze material antennalaryň esasy ýörelgeleri tanyşdyrylýar we olaryň tapawutlary, artykmaçlyklary we kemçilikleri seljerilýär.
1. Metal antenna: Geometriýa ýönekeý, işlenmegi aňsat, bahasy deňeşdirme boýunça arzan we substrat materiallaryna talaplar pes. Şeýle-de bolsa, metal antennalar antennanyň ýerleşýän ýerini sazlamak üçin mehaniki usuly ulanýarlar, bu bolsa ýalňyşlyklara sezewar bolýar. Sazlama dogry bolmasa, antennanyň işi ep-esli pese galar. Metal antennanyň ölçegi kiçi bolsa-da, ony tekiz zynjyr bilen ýygnamak kyn.
2. Dielektrik antenna: Dielektrik antennanyň giriş impedansy pes, pes impedans detektory bilen deňeşdirmek aňsat we tekiz zynjyr bilen birikdirmek deňeşdirme boýunça aňsat. Dielektrik antennalaryň geometrik şekillerine kebelek şekili, goşa U şekili, adaty logarifmik şekil we logarifmik döwürleýin sinus şekili girýär. Şeýle-de bolsa, dielektrik antennalaryň hem ölüm howply kemçiligi bar, ýagny galyň substrat sebäpli ýüzeý tolkun täsiri. Çözgüt linzany ýüklemek we dielektrik substraty EBG gurluşy bilen çalşyrmakdyr. Iki çözgüt hem täzelikleri we proses tehnologiýasynyň we materiallaryň yzygiderli kämilleşdirilmegini talap edýär, ýöne olaryň ajaýyp işleýşi (meselem, hemme taraplaýyn we ýüzeý tolkunlarynyň basylmagy) terahers antennalaryny öwrenmek üçin täze pikirleri berip biler.
3. Täze material antennalary: Häzirki wagtda uglerod nanotubalaryndan ýasalan täze dipol antennalary we metamateriallardan ýasalan täze antenna gurluşlary peýda boldy. Täze materiallar täze öndürijilik üstünliklerini getirip biler, ýöne esasy zat material ylmynyň innowasiýalarydyr. Häzirki wagtda täze material antennalary boýunça barlaglar henizem gözleg tapgyrynda we köp esasy tehnologiýalar ýeterlik derejede kämil däl.
Gysgaça aýdylanda, dizaýn talaplaryna laýyklykda terahers antennalarynyň dürli görnüşlerini saýlap bolýar:
1) Eger ýönekeý dizaýn we pes önümçilik çykdajylary talap edilse, metal antennalary saýlap bolýar.
2) Eger ýokary integrasiýa we pes giriş empedansy talap edilse, dielektrik antennalary saýlap bolýar.
3) Eger öndürijilikde öňegidişlik gerek bolsa, täze material antennalary saýlap bolýar.
Ýokardaky dizaýnlary belli bir talaplara laýyklykda hem sazlap bolýar. Mysal üçin, has köp artykmaçlyklara eýe bolmak üçin iki görnüşli antennany birleşdirip bolýar, ýöne ýygnamak usuly we dizaýn tehnologiýasy has berk talaplara laýyk gelmelidir.
Antenler barada has giňişleýin maglumat almak üçin şu ýere giriň:
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 2-nji awgusty
