Бо маъруфияти афзояндаи дастгоҳҳои бесим, хидматрасонии додаҳо ба давраи нави рушди босуръат ворид шуданд, ки онро афзоиши босуръати хидматрасонии додаҳо низ меноманд. Дар айни замон, шумораи зиёди замимаҳо тадриҷан аз компютерҳо ба дастгоҳҳои бесим, аз қабили телефонҳои мобилӣ, ки дар вақти воқеӣ интиқол ва кор мекунанд, мегузаранд, аммо ин вазъият инчунин боиси афзоиши босуръати трафики додаҳо ва нарасидани захираҳои фарохмаҷро гардид. . Тибқи омор, суръати маълумот дар бозор метавонад дар 10-15 соли оянда ба Gbps ё ҳатто Tbps бирасад. Дар айни замон, иртиботи THz ба суръати маълумот Gbps расидааст, дар ҳоле ки суръати додаҳои Tbps ҳанӯз дар марҳилаҳои аввали рушд аст. Ҳуҷҷати марбута пешрафтҳои охиринро дар суръати додаҳои Gbps дар асоси банди THz номбар мекунад ва пешгӯӣ мекунад, ки Tbps тавассути мултиплекскунии поляризатсия ба даст оварда мешавад. Аз ин рӯ, барои баланд бардоштани суръати интиқоли маълумот роҳи ҳалли имконпазир таҳияи банди нави басомад аст, ки банди терагерс аст, ки дар "майдони холӣ" байни микромавҷҳо ва нурҳои инфрасурх ҷойгир аст. Дар Конфронси умумиҷаҳонии радиоалоқа дар ITU (WRC-19) дар соли 2019 диапазони басомади 275-450 ГГц барои хадамоти мобилии статсионарӣ ва заминӣ истифода шудааст. Мумкин аст, ки системаҳои алоқаи бесими терагерс таваҷҷӯҳи бисёре аз муҳаққиқонро ба худ ҷалб кардаанд.
Мавҷҳои электромагнитии терагерс одатан ҳамчун банди басомади 0,1-10THz (1THz=1012Hz) бо дарозии мавҷи 0,03-3 мм муайян карда мешаванд. Мувофиқи стандарти IEEE, мавҷҳои терагертс ҳамчун 0,3-10 THz муайян карда мешаванд. Тасвири 1 нишон медиҳад, ки банди басомади терагерс байни микромавҷҳо ва нури инфрасурх ҷойгир аст.
Расми 1 Диаграммаи схематикии басомади THz.
Инкишофи антеннаҳои Терагертс
Ҳарчанд таҳқиқоти терагертс дар асри 19 оғоз шуда бошад ҳам, он замон ҳамчун як соҳаи мустақил омӯхта нашудааст. Тадкикот оид ба радиацияи терагерц асосан ба бандхои дури инфрасурх нигаронида шуда буд. Танҳо дар миёнаҳои асри 20, муҳаққиқон ба пешбурди таҳқиқоти мавҷи миллиметрӣ ба банди терагерт шурӯъ карданд ва таҳқиқоти махсуси технологияи терагертсро анҷом доданд.
Дар солхои 80-ум пайдо шудани манбахои радиационии терагерц татбики мавчхои терагерцро дар системахои амалй имкон дод. Аз асри 21 технологияи алоқаи бесим босуръат рушд карда, талаботи мардум ба иттилоот ва афзоиши таҷҳизоти иртиботӣ нисбат ба суръати интиқоли маълумоти иртиботӣ талаботи сахттареро ба миён гузоштааст. Аз ин рӯ, яке аз мушкилоти технологияи ояндаи иртиботӣ кор кардан бо суръати баланди маълумот дар як сония дар як макон мебошад. Дар шароити тараккиёти хозираи иктисодиёт захирахои спектр торафт кам мешаванд. Бо вуҷуди ин, талаботи инсон ба қобилияти алоқа ва суръат беохир аст. Барои мушкилоти сершавии спектр, бисёр ширкатҳо технологияи бисёрвазнии чанд баромад (MIMO) -ро барои беҳтар кардани самаранокии спектр ва қобилияти система тавассути мултиплекси фазоӣ истифода мебаранд. Бо пешрафти шабакаҳои 5G, суръати пайвастшавӣ ба додаҳои ҳар як корбар аз Гбит / сония зиёд мешавад ва трафики додаҳои пойгоҳҳои базавӣ низ ба таври назаррас афзоиш хоҳад ёфт. Барои системаҳои анъанавии иртиботи мавҷи миллиметрӣ, истинодҳои микроволнгӣ наметавонанд ин ҷараёнҳои бузурги маълумотро идора кунанд. Гайр аз ин, аз таъсири хати дид, масофаи интиколи алокаи инфрасурх кутох буда, чойгиршавии тачхизоти алокаи он мукаррар карда мешавад. Аз ин рӯ, мавҷҳои THz, ки байни микромавҷҳо ва инфрасурх мебошанд, метавонанд барои сохтани системаҳои алоқаи баландсуръат ва баланд бардоштани суръати интиқоли маълумот бо истифода аз пайвандҳои THz истифода шаванд.
Мавҷҳои Терагертс метавонанд маҷрои васеътари иртиботро таъмин кунанд ва диапазони басомади он аз алоқаи мобилӣ тақрибан 1000 маротиба зиёдтар аст. Аз ин рӯ, истифодаи THz барои сохтани системаҳои иртиботи бесими ултра баландсуръат як ҳалли умедбахш барои мушкилоти суръати баланди додаҳо мебошад, ки таваҷҷӯҳи бисёр гурӯҳҳо ва соҳаҳои тадқиқотиро ба худ ҷалб кардааст. Моҳи сентябри соли 2017 аввалин стандарти алоқаи бесими THz IEEE 802.15.3d-2017 бароварда шуд, ки мубодилаи маълумотро аз нуқта ба нуқта дар диапазони басомади THz аз 252-325 ГГц муайян мекунад. Қабати физикии алтернативӣ (PHY)-и пайванд метавонад суръати маълумотро то 100 Гбит/с дар фарохмаҷрои гуногун ба даст орад.
Аввалин системаи бомуваффақияти иртиботи THz бо 0,12 ТГс дар соли 2004 таъсис дода шуд ва системаи иртиботи THz 0,3 ТГс дар соли 2013 амалӣ карда шуд. Ҷадвали 1 пешрафти тадқиқоти системаҳои алоқаи терагертс дар Ҷопон аз соли 2004 то 2013 оварда шудааст.
Ҷадвали 1 Раванди таҳқиқоти системаҳои коммуникатсионӣ терагертс дар Ҷопон аз соли 2004 то 2013
Сохтори мавҷгири системаи коммуникатсионӣ, ки дар соли 2004 таҳия шудааст, аз ҷониби Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) дар 2005 ба таври муфассал тавсиф шудааст. Конфигуратсияи мавҷгир дар ду ҳолат, тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст, ҷорӣ карда шуд.
Расми 2 Диаграммаи схематикии системаи алоқаи бесими Ҷопон NTT 120 ГГц
Система табдили фотоэлектрикӣ ва антеннаро муттаҳид мекунад ва ду намуди кориро қабул мекунад:
1. Дар муҳити наздики дарунӣ, интиқолдиҳандаи мавҷгири ҳамворӣ, ки дар дохили бино истифода мешавад, аз чипи фотодиоди интиқолдиҳандаи ягона (UTC-PD), мавҷгири ҳамворӣ ва линзаи кремний иборат аст, ки дар расми 2(а) нишон дода шудааст.
2. Дар муҳити берунии дарозмуддат, бо мақсади беҳтар кардани таъсири талафоти интиқоли калон ва ҳассосияти пасти детектор, мавҷгири интиқолдиҳанда бояд фоидаи баланд дошта бошад. Антеннаи мавҷудаи терагертс линзаи оптикии Гауссиро бо фоидаи зиёда аз 50 дБ истифода мебарад. Комбинатсияи шохи ғизоӣ ва линзаи диэлектрикӣ дар расми 2(б) нишон дода шудааст.
Илова ба таҳияи системаи иртиботи 0,12 ТГс, NTT инчунин дар соли 2012 системаи иртиботии 0,3 ТГс-ро таҳия кард. Тавассути оптимизатсияи пайваста, суръати интиқол метавонад то 100 Гбит / сония бошад. Чунон ки аз чадвали 1 дида мешавад, вай ба инкишофи алокаи тера-герц хиссаи калон гузошт. Бо вуҷуди ин, кори тадқиқотии ҳозира дорои нуқсонҳои басомади пасти кор, андозаи калон ва арзиши баланд мебошад.
Аксари мавҷгирҳои терагертс, ки ҳоло истифода мешаванд, аз мавҷгирҳои мавҷи миллиметрӣ тағир дода шудаанд ва дар мавҷгирҳои терагертс навовариҳои каме вуҷуд доранд. Аз ин рӯ, барои беҳтар кардани кори системаҳои алоқаи терагертс, оптимизатсия кардани антеннаҳои терагерт вазифаи муҳим аст. Љадвали 2 пешрафти тањќиќоти иртибототи THz Олмонро номбар мекунад. Дар расми 3 (а) системаи муоширати бесими THz нишон дода шудааст, ки фотоника ва электроникаро муттаҳид мекунад. Дар расми 3 (б) саҳнаи санҷиши нақби шамол нишон дода шудааст. Аз вазъи тадқиқоти кунунӣ дар Олмон, тадқиқот ва коркарди он инчунин нуқсонҳо дорад, аз қабили басомади пасти кор, арзиши баланд ва самаранокии паст.
Љадвали 2 Раванди тањќиќоти иртиботи THz дар Олмон
Расми 3 Саҳнаи санҷиши нақби шамол
Маркази ТИК CSIRO инчунин тадқиқотро оид ба системаҳои алоқаи бесими дохилии THz оғоз кардааст. Марказ муносибати байни сол ва басомади алоқаро, ки дар расми 4 нишон дода шудааст, омӯхтааст. Тавре ки аз расми 4 дида мешавад, то соли 2020 тадқиқот оид ба алоқаи бесим ба банди THz майл дорад. Басомади максималии алоқа бо истифода аз спектри радио дар ҳар бист сол тақрибан даҳ маротиба меафзояд. Марказ оид ба талабот ба мавҷгирҳои THz тавсияҳо дод ва мавҷгирҳои анъанавӣ, аз қабили шохҳо ва линзаҳо барои системаҳои иртиботи THz пешниҳод кард. Тавре ки дар расми 5 нишон дода шудааст, ду мавҷгири шохӣ мутаносибан дар 0.84THz ва 1.7THz бо сохтори оддӣ ва иҷрои хуби шуои Гаусс кор мекунанд.
Расми 4 Муносибати байни сол ва басомад
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Расми 5 Ду намуди мавҷгирҳои шохӣ
Штатхои Муттахида оид ба партов ва ошкор намудани мавчхои терагерц тадкикоти васеъ гузаронданд. Лабораторияҳои машҳури тадқиқотии терагертс лабораторияи реактивии реактивӣ (JPL), Маркази суръатбахшии хаттии Стэнфорд (SLAC), Лабораторияи миллии ИМА (LLNL), Идораи миллии аэронавтика ва кайҳон (NASA), Бунёди Миллии Илм (NSF) ва ғайраҳоро дар бар мегиранд. Антеннаҳои нави терагерс барои барномаҳои терагерс тарҳрезӣ шудаанд, ба монанди мавҷгирҳои камон ва мавҷгирҳои рули басомад. Мувофиқи таҳияи мавҷгирҳои терагерс, мо метавонем се идеяи асосии тарҳрезии мавҷгирҳои терагертсро дар расми 6 нишон диҳем.
Расми 6 Се ғояҳои асосии тарҳрезӣ барои мавҷгирҳои терагертс
Таҳлили дар боло овардашуда нишон медиҳад, ки гарчанде ки бисёр кишварҳо ба мавҷгирҳои терагертс таваҷҷӯҳи зиёд зоҳир кардаанд, он ҳанӯз дар марҳилаи ибтидоии иктишоф ва коркард қарор дорад. Аз сабаби талафоти баланди паҳншавӣ ва азхудкунии молекулавӣ, мавҷгирҳои THz одатан аз рӯи масофа ва фарогирии интиқол маҳдуд мешаванд. Баъзе тадқиқотҳо ба басомадҳои камтари корӣ дар банди THz тамаркуз мекунанд. Тадқиқоти мавҷгири терагертс асосан ба беҳтар кардани фоида тавассути истифодаи мавҷгирҳои линзаи диэлектрикӣ ва ғайра ва баланд бардоштани самаранокии иртибот тавассути истифодаи алгоритмҳои мувофиқ нигаронида шудааст. Илова бар ин, чӣ гуна беҳтар кардани самаранокии бастабандии антеннаи терагерт низ як масъалаи хеле таъхирнопазир аст.
Антеннаҳои умумии THz
Намудҳои зиёди мавҷгирҳои THz мавҷуданд: мавҷгирҳои диполӣ бо холигоҳҳои конусӣ, массивҳои рефлектори кунҷӣ, диполҳои камон, мавҷгирҳои линзаи планарии диэлектрикӣ, мавҷгирҳои фотокондуктӣ барои тавлиди манбаи радиатсияи THz, мавҷгирҳои шохӣ, мавҷгирҳои THz дар асоси маводи графен ва ғайра. маводҳое, ки барои сохтани антеннаҳои THz истифода мешаванд, онҳо метавонанд тахминан ба мавҷгирҳои металлӣ (асосан мавҷгирҳои шохӣ), мавҷгирҳои диэлектрикӣ (антеннаҳои линза) ва антеннаҳои нави моддӣ тақсим мешаванд. Дар ин бахш аввал таҳлили пешакии ин мавҷгирҳо дода мешавад ва баъд дар фасли оянда панҷ мавҷгири маъмулии THz ба таври муфассал муаррифӣ ва амиқ таҳлил карда мешаванд.
1. Антеннаҳои металлӣ
Антеннаи шох як мавҷгири металлии маъмулист, ки барои кор дар банди THz пешбинӣ шудааст. Антеннаи қабулкунандаи мавҷи миллиметрии классикӣ шохи конусӣ мебошад. Антеннаҳои мавҷгир ва ҳолати дугона бартариҳои зиёд доранд, аз ҷумла шакли гардиши симметрии радиатсионӣ, афзоиши баланди аз 20 то 30 дБ ва сатҳи пасти поляризатсияи -30 дБ ва самаранокии пайвастшавӣ аз 97% то 98%. Маҷрои дастраси ду мавҷгири шох мутаносибан 30%-40% ва 6%-8% мебошад.
Азбаски басомади мавҷҳои терагертс хеле баланд аст, андозаи антеннаи шох хеле хурд аст, ки коркарди шохро махсусан дар тарҳрезии массивҳои антенна хеле душвор мекунад ва мураккабии технологияи коркард боиси хароҷоти аз ҳад зиёд ва истеҳсоли маҳдуд. Аз сабаби душворӣ дар истеҳсоли поёни тарҳи мураккаби шох, одатан як мавҷгири оддии шохӣ дар шакли шохи конусӣ ё конусӣ истифода мешавад, ки метавонад хароҷот ва мураккабии равандро коҳиш диҳад ва қобилияти радиатсияи мавҷгириро нигоҳ доштан мумкин аст. хуб.
Антеннаи дигари металлӣ як мавҷгири мавҷҳои сайёҳӣ мебошад, ки аз мавҷгири мавҷҳои сайёҳӣ дар плёнкаи диэлектрикии 1,2 микрон муттаҳид карда шудааст ва дар холигии тӯлонӣ дар лавҳаи кремний кашида шудааст, тавре ки дар расми 7 нишон дода шудааст. Ин мавҷгир сохтори кушодаест, ки бо диодҳои Schottky мувофиқ аст. Аз сабаби сохтори нисбатан содда ва талаботи пасти истеҳсолӣ, онро одатан дар басомадҳои зиёда аз 0,6 THz истифода бурдан мумкин аст. Бо вуҷуди ин, сатҳи паҳлӯ ва сатҳи кросполяризатсияи мавҷгир баланд аст, эҳтимол аз сабаби сохтори кушодаи он. Аз ин рӯ, самаранокии пайвастшавии он нисбатан паст аст (тақрибан 50%).
Тасвири 7 Антеннаи мавҷи сайёҳии пирамида
2. Антеннаи диэлектрикӣ
Антеннаи диэлектрикӣ маҷмӯи диэлектрикӣ ва радиатори антенна мебошад. Тавассути тарҳрезии дуруст, мавҷгири диэлектрикӣ метавонад мутобиқати импедансро бо детектор ба даст орад ва бартариҳои раванди оддӣ, ҳамгироии осон ва арзиши паст дорад. Дар солҳои охир, муҳаққиқон якчанд мавҷгирҳои сӯхтори танг ва фарохмаҷро тарҳрезӣ карданд, ки метавонанд ба детекторҳои муқовимати ками мавҷгирҳои диэлектрикии терагерс мувофиқат кунанд: мавҷгири бабочка, мавҷгири дукаратаи U, мавҷгири лог-периодӣ ва мавҷгири даврии синусоидалӣ, ба монанди дар расми нишон дода 8. Илова бар ин, мураккабтар геометрия мавҷгири мумкин аст тавассути генетикӣ тарҳрезӣ алгоритмҳо.
Расми 8 Чор намуди мавҷгирҳои ҳамвор
Аммо, азбаски мавҷгири диэлектрикӣ бо субстрати диэлектрикӣ муттаҳид карда мешавад, вақте ки басомад ба банди THz майл дорад, таъсири мавҷи рӯизаминӣ ба амал меояд. Ин нуқсони марговар боиси он мегардад, ки мавҷгир ҳангоми кор энергияи зиёдро аз даст медиҳад ва боиси коҳиши назарраси самаранокии радиатсияи мавҷгир мегардад. Тавре ки дар расми 9 нишон дода шудааст, вақте ки кунҷи радиатсионӣ аз антенна аз кунҷи бурида зиёдтар аст, энергияи он дар субстрати диэлектрикӣ маҳдуд мешавад ва бо режими субстрат пайваст мешавад.
Тасвири 9 Таъсири мавҷи сатҳи мавҷгири
Дар баробари зиёд шудани ғафсии субстрат, шумораи режимҳои баландтартиб зиёд мешавад ва пайвастагии байни антенна ва субстрат зиёд мешавад, ки боиси талафоти энергия мегардад. Барои суст кардани таъсири мавҷи рӯизаминӣ, се схемаи оптимизатсия вуҷуд дорад:
1) Линзаро ба мавҷгир бор кунед, то фоидаро бо истифода аз хусусиятҳои чӯби мавҷҳои электромагнитӣ зиёд кунед.
2) Кам кардани ғафсии субстрат барои пахш кардани тавлиди режимҳои баландтари мавҷҳои электромагнитӣ.
3) Маводи диэлектрикии субстратро бо фосилаи электромагнитӣ (EBG) иваз кунед. Хусусиятҳои филтркунии фазоии EBG метавонад режимҳои тартиботи баландро пахш кунад.
3. Антеннаҳои нави моддӣ
Ба гайр аз ду антеннаи дар боло зикршуда, инчунин антеннаи терагерц аз материалхои нав сохта шудааст. Масалан, дар соли 2006 Ҷин Ҳао ва дигарон. мавҷгири диполҳои карбон нанотубаро пешниҳод кард. Тавре ки дар расми 10 (а) нишон дода шудааст, дипол ба ҷои маводи металлӣ аз нанотубаҳои карбон сохта шудааст. Вай хосиятҳои инфрасурх ва оптикии мавҷгири диполҳои карбон нанотубҳои карбонро бодиққат омӯхта, хусусиятҳои умумии мавҷгири диполҳои карбон-нанотубаи карбонро бодиққат баррасӣ кард, ба монанди импеданси вуруд, тақсимоти ҷорӣ, фоида, самаранокӣ ва шакли радиатсионӣ. Тасвири 10 (б) муносибати байни импеданси вуруд ва басомади мавҷгири диполҳои карбон нанотубаро нишон медиҳад. Тавре ки дар расми 10(б) дида мешавад, қисми хаёлии импеданси вуруд дар басомадҳои баландтар сифрҳои сершумор дорад. Ин нишон медиҳад, ки мавҷгир метавонад резонансҳои сершуморро дар басомадҳои гуногун ба даст орад. Аён аст, ки мавҷгири нанотуби карбон дар доираи муайяни басомад (басомадҳои THz паст) резонанс нишон медиҳад, аммо берун аз ин диапазон комилан резонанс карда наметавонад.
Расми 10 (а) Антеннаи диполҳои карбон нанотуб. (б) хати каљи импеданси даромад
Дар соли 2012, Самир Ф. Маҳмуд ва Айед Р. АлАҷмӣ сохтори нави мавҷгири терагертсро дар асоси нанотубаҳои карбон пешниҳод карданд, ки аз як бастаи нанотубаҳои карбон дар ду қабати диэлектрикӣ печонида шудаанд. Қабати диэлектрикии дарунӣ қабати кафкҳои диэлектрикӣ ва қабати диэлектрикии берунӣ қабати метаматериалӣ мебошад. Сохтори мушаххас дар расми 11 нишон дода шудааст. Тавассути санҷиш, самаранокии радиатсионӣ дар мавҷгир дар муқоиса бо нанотубаҳои карбон як девордор беҳтар шудааст.
Тасвири 11 Антеннаи нави терагерт дар асоси нанотубаҳои карбон
Антеннаҳои нави моддии терагертс, ки дар боло пешниҳод шудаанд, асосан сеченака мебошанд. Барои беҳтар кардани маҷрои мавҷгир ва сохтани мавҷгирҳои конформалӣ, мавҷгирҳои графении ҳамвор таваҷҷуҳи васеъ пайдо карданд. Графен дорои хусусиятҳои аълои назорати доимии динамикӣ мебошад ва метавонад тавассути танзими шиддати ғаразнок плазмаи рӯизаминиро тавлид кунад. Плазмаи рӯизаминӣ дар интерфейси байни субстратҳои доимии диэлектрикии мусбат (аз қабили Si, SiO2 ва ғайра) ва субстратҳои доимии диэлектрикии манфӣ (аз қабили металлҳои қиматбаҳо, графен ва ғ.) мавҷуд аст. Дар ноқилҳо, ба монанди металлҳои қиматбаҳо ва графен шумораи зиёди "электронҳои озод" мавҷуданд. Ин электронҳои озодро плазма низ меноманд. Аз сабаби майдони потенсиалии хос дар ноқил, ин плазмаҳо дар ҳолати устувор қарор доранд ва аз ҷониби ҷаҳони беруна халалдор намешаванд. Вақте ки энергияи мавҷи электромагнитии афтанда ба ин плазма пайваст мешавад, плазма аз ҳолати устувор дур шуда, ларзиш мешавад. Пас аз табдилдиҳӣ, режими электромагнитӣ дар интерфейс мавҷи магнитии гузарандаро ташкил медиҳад. Тибқи тавсифи муносибати дисперсионии плазмаи рӯи металл аз ҷониби модели Drude, металлҳо наметавонанд табиатан бо мавҷҳои электромагнитӣ дар фазои озод пайваст шаванд ва энергияро табдил диҳанд. Барои ба вуҷуд овардани мавҷҳои плазмаи рӯизаминӣ дигар маводҳоро истифода бурдан лозим аст. Мавҷҳои плазмаи рӯизаминӣ дар самти параллелии интерфейси металлу субстрат зуд пӯсида мешаванд. Вақте ки ноқили металлӣ ба самти перпендикуляр ба сатҳ мегузарад, эффекти пӯст ба амал меояд. Аён аст, ки аз сабаби хурд будани антенна, дар диапазони басомади баланд таъсири пӯст вуҷуд дорад, ки боиси якбора паст шудани кори антенна мегардад ва ба талаботи мавҷгирҳои терагертс ҷавобгӯ буда наметавонад. Плазмони рӯи графен на танҳо дорои қувваи баландтари ҳатмӣ ва талафоти камтар аст, балки танзими пайвастаи барқро низ дастгирӣ мекунад. Илова бар ин, графен дар банди терагерс гузарониши мураккаб дорад. Аз ин рӯ, паҳншавии сусти мавҷ ба режими плазма дар басомадҳои терагерт алоқаманд аст. Ин хусусиятҳо имконпазирии графенро барои иваз кардани маводи металлӣ дар банди терагерс комилан нишон медиҳанд.
Дар асоси рафтори поляризатсияи плазмонҳои сатҳи графен, дар расми 12 намуди нави мавҷгири рах нишон дода шудааст ва шакли бандҳои хусусиятҳои паҳншавии мавҷҳои плазма дар графенро пешниҳод мекунад. Тарҳрезии бандҳои мавҷгири танзимшаванда роҳи нави омӯзиши хусусиятҳои паҳншавии мавҷгирҳои моддии терагертсро фароҳам меорад.
Расми 12 Антеннаи нав
Илова ба омӯхтани ҷузъҳои моддии нави антеннаи терагерт, антеннаҳои графен нанопатчи терагерс инчунин метавонанд ҳамчун массив барои сохтани системаҳои иртибототи антеннаи бисёрбаромади терагерт тарҳрезӣ шаванд. Сохтори мавҷгир дар расми 13 нишон дода шудааст. Дар асоси хосиятҳои беназири мавҷгирҳои графен нанопатч, унсурҳои антенна андозаҳои микрон доранд. Ҷойгиршавии буғи химиявӣ бевосита тасвирҳои гуногуни графенро дар қабати тунуки никел синтез мекунад ва онҳоро ба ҳама гуна субстрат интиқол медиҳад. Бо интихоби миқдори мувофиқи ҷузъҳо ва тағир додани шиддати ғарази электростатикӣ, самти радиатсияро метавон ба таври муассир тағир дод ва системаро аз нав танзимшаванда гардонад.
Тасвири 13 Силсилаи мавҷгири графен нанопатч терагерц
Тадкики материалхои нав самти нисбатан нав аст. Интизор меравад, ки навоварии маводҳо маҳдудиятҳои мавҷгирҳои анъанавиро рахна кунад ва як қатор мавҷгирҳои навро таҳия кунад, ба монанди метаматериалҳои аз нав танзимшаванда, маводи дученака (2D) ва ғайра. Аммо, ин навъи мавҷгир асосан аз навовариҳои мавҷгирҳои нав вобаста аст. масолех ва пешрафти технологияи процесс. Дар ҳар сурат, таҳияи мавҷгирҳои терагертс маводи инноватсионӣ, технологияи коркарди дақиқ ва сохторҳои тарроҳии навро барои қонеъ кардани фоидаи баланд, арзиши паст ва фарохмаҷрои васеъи мавҷгирҳои терагерс талаб мекунад.
Дар зер принсипҳои асосии се намуди мавҷгирҳои терагертс: мавҷгирҳои металлӣ, мавҷгирҳои диэлектрикӣ ва мавҷгирҳои нави моддӣ оварда шуда, фарқиятҳо ва бартариятҳо ва нуқсонҳои онҳо таҳлил карда мешаванд.
1. Антеннаи металлӣ: Геометрия оддӣ, коркарди осон, арзиши нисбатан паст ва талаботҳои паст барои маводи зерсохт аст. Аммо, мавҷгирҳои металлӣ усули механикиро барои танзими мавҷгири мавҷгир истифода мебаранд, ки ба хатогиҳо дучор мешаванд. Агар танзим дуруст набошад, кори антенна хеле кам мешавад. Гарчанде ки антеннаи металлӣ андозааш хурд аст, бо схемаи ҳамворӣ васл кардани он душвор аст.
2. Антеннаи диэлектрикӣ: Антеннаи диэлектрикӣ дорои импеданси пасти вуруд мебошад, бо детектори импеданси паст мувофиқат кардан осон аст ва барои пайвастшавӣ бо схемаи планарӣ нисбатан содда аст. Шаклҳои геометрии мавҷгирҳои диэлектрикӣ шакли шабпарак, шакли дукаратаи U, шакли муқаррарии логарифмикӣ ва шакли синуси даврии логарифмикиро дар бар мегиранд. Аммо, мавҷгирҳои диэлектрикӣ инчунин камбудиҳои марговар доранд, яъне таъсири мавҷи рӯизаминӣ, ки аз субстрати ғафс ба вуҷуд омадааст. Ҳалли ин бор кардани линза ва иваз кардани субстрати диэлектрикӣ бо сохтори EBG мебошад. Ҳарду қарор навоварӣ ва такмили пайвастаи технологияи равандҳо ва маводҳоро талаб мекунанд, аммо иҷрои аълои онҳо (ба монанди ҳамаҷониба ва рафъи мавҷҳои рӯизаминӣ) метавонад идеяҳои навро барои таҳқиқоти мавҷгирҳои терагерт таъмин кунад.
3. Антеннаҳои нави моддӣ: Дар айни замон, антеннаҳои нави диполӣ аз нанотубаҳои карбон ва сохторҳои нави мавҷгир аз метаматериалҳо пайдо шуданд. Маводҳои нав метавонанд пешрафтҳои нави иҷроишро ба даст оранд, аммо асос ин навоварии илми материалист. Дар айни замон, тадқиқот оид ба мавҷгирҳои нави моддӣ ҳанӯз дар марҳилаи иктишофӣ қарор дорад ва бисёр технологияҳои асосӣ ба қадри кофӣ пухта нестанд.
Хулоса, намудҳои гуногуни мавҷгирҳои терагертсро мувофиқи талаботи тарроҳӣ интихоб кардан мумкин аст:
1) Агар тарҳи оддӣ ва арзиши пасти истеҳсолот талаб карда шавад, мавҷгирҳои металлиро интихоб кардан мумкин аст.
2) Агар интегратсияи баланд ва муқовимати пасти вуруд талаб карда шавад, мавҷгирҳои диэлектрикиро интихоб кардан мумкин аст.
3) Агар пешрафт дар иҷроиш талаб карда шавад, мавҷгирҳои моддии навро интихоб кардан мумкин аст.
Тарҳҳои дар боло зикршударо инчунин мувофиқи талаботи мушаххас танзим кардан мумкин аст. Масалан, ду намуди мавҷгирҳоро метавон якҷоя кард, то бартариҳои бештар ба даст ояд, аммо усули васлкунӣ ва технологияи тарҳрезӣ бояд ба талаботи сахттар ҷавобгӯ бошад.
Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи антеннаҳо, лутфан боздид кунед:
Вақти фиристодан: 02-02-2024
