Le fàs mòr-chòrdte innealan gun uèir, tha seirbheisean dàta air a dhol a-steach do àm ùr de leasachadh luath, ris an canar cuideachd fàs spreadhaidh sheirbheisean dàta. An-dràsta, tha àireamh mhòr de thagraidhean a’ gluasad mean air mhean bho choimpiutairean gu innealan gun uèir leithid fònaichean-làimhe a tha furasta an giùlan agus an obrachadh ann an àm fìor, ach tha an suidheachadh seo cuideachd air leantainn gu àrdachadh luath ann an trafaic dàta agus gainnead ghoireasan leud-bann. A rèir staitistig, is dòcha gun ruig an ìre dàta air a’ mhargaidh Gbps no eadhon Tbps anns na 10 gu 15 bliadhna a tha romhainn. An-dràsta, tha conaltradh THz air ìre dàta Gbps a ruighinn, agus tha an ìre dàta Tbps fhathast anns na tràth ìrean de leasachadh. Tha pàipear co-cheangailte a’ liostadh an adhartas as ùire ann an ìrean dàta Gbps stèidhichte air a’ chòmhlan THz agus a’ ro-innse gum faighear Tbps tro iomadachadh pòlarachaidh. Mar sin, gus an ìre tar-chuir dàta a mheudachadh, is e fuasgladh comasach a th’ ann còmhlan tricead ùr a leasachadh, is e sin a’ chòmhlan terahertz, a tha anns an “raon bàn” eadar meanbh-thonnan agus solas infridhearg. Aig Co-labhairt Rèidio-chonaltraidh na Cruinne aig ITU (WRC-19) ann an 2019, chaidh an raon tricead 275-450GHz a chleachdadh airson seirbheisean stèidhichte agus gluasadach air tìr. Chithear gu bheil siostaman conaltraidh gun uèir terahertz air aire mòran luchd-rannsachaidh a tharraing.
Mar as trice, tha tonnan electromagnetic terahertz air am mìneachadh mar chòmhlan tricead 0.1-10THz (1THz=1012Hz) le tonn-fhaid de 0.03-3 mm. A rèir inbhe IEEE, tha tonnan terahertz air am mìneachadh mar 0.3-10THz. Tha Figear 1 a’ sealltainn gu bheil a’ chòmhlan tricead terahertz eadar meanbh-thonnan agus solas infridhearg.
Figear 1 Diagram sgemataigeach de chòmhlan tricead THz.
Leasachadh Antennas Terahertz
Ged a thòisich rannsachadh terahertz san 19mh linn, cha deach a sgrùdadh mar raon neo-eisimeileach aig an àm sin. Bha an rannsachadh air rèididheachd terahertz ag amas sa mhòr-chuid air a’ chòmhlan infridhearg fada. Cha b’ ann gu meadhan no deireadh an 20mh linn a thòisich luchd-rannsachaidh air rannsachadh tonn millimeatair adhartachadh chun chòmhlan terahertz agus rannsachadh teicneòlais terahertz sònraichte a dhèanamh.
Anns na 1980an, rinn nochdadh stòran rèididheachd terahertz cleachdadh tonnan terahertz ann an siostaman practaigeach comasach. Bho an 21mh linn, tha teicneòlas conaltraidh gun uèir air leasachadh gu luath, agus tha iarrtas dhaoine airson fiosrachadh agus àrdachadh ann an uidheamachd conaltraidh air riatanasan nas cruaidhe a chuir air adhart airson ìre tar-chuir dàta conaltraidh. Mar sin, is e aon de na dùbhlain a tha romhpa ann an teicneòlas conaltraidh san àm ri teachd obrachadh aig ìre dàta àrd de gigabits gach diog ann an aon àite. Fo leasachadh eaconamach an latha an-diugh, tha goireasan speactram air fàs nas gann. Ach, tha riatanasan daonna airson comas agus astar conaltraidh gun chrìoch. Airson duilgheadas dùmhlachd speactram, bidh mòran chompanaidhean a’ cleachdadh teicneòlas ioma-chur-a-steach ioma-thoradh (MIMO) gus èifeachdas speactram agus comas siostaim a leasachadh tro iomadachadh spàsail. Le adhartas lìonraidhean 5G, bidh astar ceangail dàta gach neach-cleachdaidh nas àirde na Gbps, agus bidh trafaic dàta stèiseanan bunaiteach ag àrdachadh gu mòr cuideachd. Airson siostaman conaltraidh tonn millimeatair traidiseanta, cha bhith ceanglaichean microwave comasach air na sruthan dàta mòra seo a làimhseachadh. A bharrachd air sin, air sgàth buaidh loidhne-seallaidh, tha astar tar-chuir conaltraidh infridhearg goirid agus tha suidheachadh an uidheamachd conaltraidh aige stèidhichte. Mar sin, faodar tonnan THz, a tha eadar meanbh-thonnan agus infridhearg, a chleachdadh gus siostaman conaltraidh àrd-astar a thogail agus ìrean tar-chuir dàta a mheudachadh le bhith a’ cleachdadh ceanglaichean THz.
Faodaidh tonnan terahertz leud-bann conaltraidh nas fharsainge a thoirt seachad, agus tha an raon tricead aige mu 1000 uair nas motha na raon conaltraidh gluasadach. Mar sin, tha cleachdadh THz gus siostaman conaltraidh gun uèir aig astar fìor àrd a thogail na fhuasgladh gealltanach do dhùbhlan ìrean dàta àrd, a tha air ùidh mòran sgiobaidhean rannsachaidh agus ghnìomhachasan a tharraing. Anns an t-Sultain 2017, chaidh a’ chiad inbhe conaltraidh gun uèir THz IEEE 802.15.3d-2017 fhoillseachadh, a tha a’ mìneachadh iomlaid dàta puing-gu-puing anns an raon tricead THz as ìsle de 252-325 GHz. Faodaidh an ìre fiosaigeach eile (PHY) den cheangal ìrean dàta suas ri 100 Gbps a choileanadh aig leudan-bann eadar-dhealaichte.
Chaidh a’ chiad shiostam conaltraidh THz soirbheachail de 0.12 THz a stèidheachadh ann an 2004, agus chaidh an siostam conaltraidh THz de 0.3 THz a thoirt gu buil ann an 2013. Tha Clàr 1 a’ liostadh adhartas rannsachaidh siostaman conaltraidh terahertz ann an Iapan bho 2004 gu 2013.
Clàr 1 Adhartas rannsachaidh air siostaman conaltraidh terahertz ann an Iapan bho 2004 gu 2013
Chaidh structar antenna siostam conaltraidh a chaidh a leasachadh ann an 2004 a mhìneachadh gu mionaideach le Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) ann an 2005. Chaidh rèiteachadh antenna a thoirt a-steach ann an dà chùis, mar a chithear ann am Figear 2.
Figear 2 Diagram sgemataigeach de shiostam conaltraidh gun uèir NTT 120 GHz Iapan
Bidh an siostam ag amalachadh tionndadh foto-dealain agus antenna agus a’ gabhail ri dà dhòigh obrach:
1. Ann an àrainneachd dlùth-raoin a-staigh, tha an inneal-sgaoilidh antenna planar a thathar a’ cleachdadh a-staigh air a dhèanamh suas de chip photodiode giùlain aon-loidhne (UTC-PD), antenna slot planar agus lionsa silicon, mar a chithear ann am Figear 2(a).
2. Ann an àrainneachd a-muigh thar raon fada, gus buaidh call tar-chuir mòr agus cugallachd ìosal an lorgaire a leasachadh, feumaidh buannachd àrd a bhith aig an antenna tar-chuir. Bidh an antenna terahertz a th’ ann mar-thà a’ cleachdadh lionsa optigeach Gaussian le buannachd nas motha na 50 dBi. Tha measgachadh an adharc beathachaidh agus an lionsa dielectric air a shealltainn ann am Figear 2(b).
A bharrachd air siostam conaltraidh 0.12 THz a leasachadh, leasaich NTT siostam conaltraidh 0.3THz ann an 2012 cuideachd. Tro leasachadh leantainneach, faodaidh an ìre tar-chuir a bhith cho àrd ri 100Gbps. Mar a chithear bho Chlàr 1, tha e air cur gu mòr ri leasachadh conaltraidh terahertz. Ach, tha eas-bhuannachdan aig an obair rannsachaidh làithreach leithid tricead obrachaidh ìosal, meud mòr agus cosgais àrd.
Tha a’ mhòr-chuid de na h-antennaichean terahertz a thathas a’ cleachdadh an-dràsta air an atharrachadh bho antennaichean tonn millimeatair, agus chan eil mòran ùr-ghnàthachaidh ann an antennaichean terahertz. Mar sin, gus coileanadh shiostaman conaltraidh terahertz a leasachadh, is e obair chudromach antennaichean terahertz a bharrachadh. Tha Clàr 2 a’ liostadh adhartas rannsachaidh conaltraidh THz na Gearmailt. Tha Figear 3 (a) a’ sealltainn siostam conaltraidh gun uèir THz riochdachail a’ cothlamadh fotonaig agus eileagtronaig. Tha Figear 3 (b) a’ sealltainn sealladh deuchainn tunail gaoithe. A’ breithneachadh bhon t-suidheachadh rannsachaidh làithreach sa Ghearmailt, tha eas-bhuannachdan aig an rannsachadh agus an leasachadh aige cuideachd leithid tricead obrachaidh ìosal, cosgais àrd agus èifeachdas ìosal.
Clàr 2 Adhartas rannsachaidh conaltraidh THz sa Ghearmailt
Figear 3 Sealladh deuchainn tunail gaoithe
Tha Ionad ICT CSIRO cuideachd air rannsachadh a thòiseachadh air siostaman conaltraidh gun uèir a-staigh THz. Rinn an t-ionad sgrùdadh air a’ cheangal eadar a’ bhliadhna agus tricead a’ chonaltraidh, mar a chithear ann am Figear 4. Mar a chithear bho Fhigear 4, ro 2020, tha rannsachadh air conaltradh gun uèir a’ bualadh air a’ chòmhlan THz. Bidh an tricead conaltraidh as àirde a’ cleachdadh an speactram rèidio ag àrdachadh mu dheich uiread gach fichead bliadhna. Tha an t-ionad air molaidhean a dhèanamh air na riatanasan airson antennas THz agus air antennas traidiseanta leithid adhaircean agus lionsan a mholadh airson siostaman conaltraidh THz. Mar a chithear ann am Figear 5, bidh dà antennas adharc ag obair aig 0.84THz agus 1.7THz fa leth, le structar sìmplidh agus deagh choileanadh beam Gaussian.
Figear 4 Ceangal eadar bliadhna agus tricead
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Figear 5 Dà sheòrsa antennas adharc
Tha na Stàitean Aonaichte air rannsachadh farsaing a dhèanamh air sgaoileadh agus lorg tonnan terahertz. Am measg nan deuchainn-lannan rannsachaidh terahertz ainmeil tha an Jet Propulsion Laboratory (JPL), an Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), an US National Laboratory (LLNL), an National Aeronautics and Space Administration (NASA), an National Science Foundation (NSF), msaa. Chaidh antennas terahertz ùra airson tagraidhean terahertz a dhealbhadh, leithid antennas bogha-ceangail agus antennas stiùiridh beam tricead. A rèir leasachadh antennas terahertz, gheibh sinn trì beachdan dealbhaidh bunaiteach airson antennas terahertz an-dràsta, mar a chithear ann am Figear 6.
Figear 6 Trì beachdan dealbhaidh bunaiteach airson antennas terahertz
Tha an anailis gu h-àrd a’ sealltainn, ged a tha mòran dhùthchannan air aire mhòr a thoirt do antennas terahertz, gu bheil iad fhathast aig ìre rannsachaidh is leasachaidh tùsail. Air sgàth call iomadachaidh àrd agus gabhail a-steach moileciuil, mar as trice bidh antennas THz air an cuingealachadh le astar tar-chuir agus còmhdach. Bidh cuid de sgrùdaidhean a’ cur fòcas air triceadan obrachaidh nas ìsle anns a’ chòmhlan THz. Tha rannsachadh antenna terahertz a th’ ann mar-thà gu sònraichte ag amas air buannachd a leasachadh le bhith a’ cleachdadh antennas lionsa dielectric, msaa., agus èifeachdas conaltraidh a leasachadh le bhith a’ cleachdadh algorithms iomchaidh. A bharrachd air an sin, tha mar a leasaicheas tu èifeachdas pacaidh antenna terahertz cuideachd na chùis èiginneach.
Antennaichean THz coitcheann
Tha iomadh seòrsa antennas THz rim faighinn: antennas dipole le cuasan còn, sreathan meòrachaidh oisean, dipoles bogha-ceangail, antennas planar lionsa dielectric, antennas photoconductive airson stòran rèididheachd THz a ghineadh, antennas adharcach, antennas THz stèidhichte air stuthan graphene, msaa. A rèir nan stuthan a thathas a’ cleachdadh gus antennas THz a dhèanamh, faodar an roinn gu garbh ann an antennas meatailt (gu h-àraidh antennas adharcach), antennas dielectric (antennas lionsa), agus antennas stuthan ùra. Tha an earrann seo an toiseach a’ toirt seachad mion-sgrùdadh tòiseachaidh air na h-antennas sin, agus an uairsin san ath earrann, tha còig antennas THz àbhaisteach air an toirt a-steach gu mionaideach agus air an sgrùdadh gu domhainn.
1. Antennaichean meatailt
’S e antenna meatailt àbhaisteach a th’ anns an antenna adharcach a chaidh a dhealbhadh gus obrachadh anns a’ chòmhlan THz. ’S e adharc cònail a th’ ann an antenna glacadair tonn millimeatair clasaigeach. Tha mòran bhuannachdan aig antennas corrugated agus dà-mhodhach, nam measg pàtrain rèididheachd co-chothromach rothlach, buannachd àrd de 20 gu 30 dBi agus ìre ìosal tar-pholarachadh de -30 dB, agus èifeachdas ceangail de 97% gu 98%. Tha na leudan-bann a tha rim faighinn airson an dà antenna adharcach 30%-40% agus 6%-8%, fa leth.
Leis gu bheil tricead tonnan terahertz glè àrd, tha meud antenna adhairce glè bheag, a tha ga dhèanamh glè dhoirbh a phròiseasadh, gu h-àraidh ann an dealbhadh sreathan antenna, agus tha iom-fhillteachd an teicneòlais giullachd ag adhbhrachadh cus cosgais agus cinneasachadh cuibhrichte. Air sgàth cho duilich ‘s a tha e bun an dealbhaidh adhairce iom-fhillte a dhèanamh, mar as trice bidh antenna adhairce sìmplidh ann an cruth adhairce còn no còn a’ cleachdadh, a dh’ fhaodas cosgais agus iom-fhillteachd a’ phròiseis a lughdachadh, agus faodar coileanadh rèididheachd antenna a chumail suas gu math.
Is e antenna meatailt eile antenna pioramaid tonn siubhail, anns a bheil antenna tonn siubhail air a thogail a-steach do fhilm dielectric 1.2 micron agus crochte ann an cuas fada air a ghràbhaladh air wafer silicon, mar a chithear ann am Figear 7. Tha an antenna seo na structar fosgailte a tha co-chòrdail ri diodes Schottky. Air sgàth a structar caran sìmplidh agus riatanasan saothrachaidh ìosal, faodar a chleachdadh san fharsaingeachd ann am bannan tricead os cionn 0.6 THz. Ach, tha ìre an lobe taobh agus ìre tar-phoilearachd an antenna àrd, is dòcha air sgàth a structar fosgailte. Mar sin, tha a èifeachdas ceangail caran ìosal (mu 50%).
Figear 7 Antenna pioramaideach tonn siubhail
2. Antenna dealain
’S e measgachadh de fho-strat dielectric agus rèididheator antenna a th’ anns an antenna dielectric. Tro dhealbhadh ceart, faodaidh an antenna dielectric co-chòrdadh impedance a choileanadh leis an lorgaire, agus tha na buannachdan aige a thaobh pròiseas sìmplidh, amalachadh furasta, agus cosgais ìseal. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha luchd-rannsachaidh air grunn antennas taobh-teine cumhang-bann agus leathann-bann a dhealbhadh a dh’ fhaodas a bhith co-ionnan ri lorgairean impedance ìosal antennas dielectric terahertz: antenna dealan-dè, antenna dùbailte cumadh U, antenna log-periodic, agus antenna sinusoidal log-periodic, mar a chithear ann am Figear 8. A bharrachd air an sin, faodar geoimeatraidhean antenna nas iom-fhillte a dhealbhadh tro algairidhean ginteil.
Figear 8 Ceithir seòrsaichean antennas planar
Ach, leis gu bheil an antenna dielectric air a chur còmhla ri substrate dielectric, bidh buaidh tonn uachdar ann nuair a bhios an tricead a’ gluasad a dh’ionnsaigh a’ chòmhlain THz. Bheir an ana-cothrom marbhtach seo air an antenna tòrr lùtha a chall rè obrachadh agus lùghdachadh mòr a thoirt air èifeachdas rèididheachd an antenna. Mar a chithear ann am Figear 9, nuair a tha ceàrn rèididheachd an antenna nas motha na a’ cheàrn gearraidh dheth, tha an lùth aice air a chuingealachadh anns an t-substrate dielectric agus ceangailte ri modh an t-substrate.
Figear 9 Buaidh tonn uachdar antenna
Mar a bhios tiughas an t-substrate ag àrdachadh, bidh an àireamh de mhodhan àrd-òrdugh ag àrdachadh, agus bidh an ceangal eadar an antenna agus an t-substrate ag àrdachadh, agus mar thoradh air sin bidh call lùtha ann. Gus buaidh tonn uachdar a lagachadh, tha trì sgeamaichean leasachaidh ann:
1) Luchdaich lionsa air an antenna gus am buannachd a mheudachadh le bhith a’ cleachdadh feartan cruth-beam tonnan electromagnetic.
2) Lùghdaich tiughas an t-substrate gus casg a chur air gineadh mhodhan àrd-òrdugh de thonnan electromagnetic.
3) Cuir beàrn còmhlan electromagnetic (EBG) an àite stuth dielectric an t-substrate. Faodaidh feartan sìolaidh fànais EBG modhan àrd-òrdugh a chumail fodha.
3. Antennas stuthan ùra
A bharrachd air an dà antenna gu h-àrd, tha antenna terahertz ann cuideachd air a dhèanamh de stuthan ùra. Mar eisimpleir, ann an 2006, mhol Jin Hao et al. antenna dipole nanotube carbon. Mar a chithear ann am Figear 10 (a), tha an dipole air a dhèanamh de nanotubes carbon an àite stuthan meatailt. Rinn e sgrùdadh cùramach air feartan infridhearg agus optigeach an antenna dipole nanotube carbon agus bhruidhinn e air feartan coitcheann antenna dipole nanotube carbon de dh'fhaid chrìochnaichte, leithid bacadh cuir a-steach, sgaoileadh sruth, buannachd, èifeachdas agus pàtran rèididheachd. Tha Figear 10 (b) a’ sealltainn a’ chàirdeis eadar bacadh cuir a-steach agus tricead antenna dipole nanotube carbon. Mar a chithear ann am Figear 10 (b), tha iomadh neoni aig a’ phàirt mac-meanmnach den bhacadh cuir a-steach aig triceadan nas àirde. Tha seo a’ nochdadh gum faod an antenna iomadh ath-shuidheachadh a choileanadh aig triceadan eadar-dhealaichte. Gu follaiseach, tha an antenna nanotube carbon a’ taisbeanadh ath-shuidheachadh taobh a-staigh raon tricead sònraichte (triceadan THz nas ìsle), ach chan urrainn dhi idir ath-shuidheachadh taobh a-muigh an raoin seo.
Figear 10 (a) Antenna dipole nanotube carbain. (b) Lùb impedance-tricead cuir a-steach
Ann an 2012, mhol Samir F. Mahmoud agus Ayed R. AlAjmi structar antenna terahertz ùr stèidhichte air nanotubes carbain, anns a bheil pasgan de nanotubes carbain air am pasgadh ann an dà shreath dielectric. Tha an sreath dielectric a-staigh na shreath foam dielectric, agus tha an sreath dielectric a-muigh na shreath metamaterial. Tha an structar sònraichte air a shealltainn ann am Figear 11. Tro dheuchainnean, chaidh coileanadh rèididheachd an antenna a leasachadh an taca ri nanotubes carbain aon-bhalla.
Figear 11 Antenna terahertz ùr stèidhichte air nanotuban carbain
Tha na h-antennaichean terahertz stuthan ùra a chaidh a mholadh gu h-àrd trì-thaobhach sa mhòr-chuid. Gus leud-bann an antenna a leasachadh agus antennaichean co-chòrdail a dhèanamh, tha antennaichean grafain rèidh air aire mhòr fhaighinn. Tha feartan smachd leantainneach fiùghantach sàr-mhath aig grafain agus faodaidh e plasma uachdar a chruthachadh le bhith ag atharrachadh a’ bholtaids claonaidh. Tha plasma uachdar ann air an eadar-aghaidh eadar fo-stratan seasmhach dielectric adhartach (leithid Si, SiO2, msaa.) agus fo-stratan seasmhach dielectric àicheil (leithid meatailtean luachmhor, grafain, msaa.). Tha àireamh mhòr de “eileagtronan saor” ann an giùlan leithid meatailtean luachmhor agus grafain. Canar plasmas ris na dealanan saor seo cuideachd. Air sgàth an achaidh comasachd nàdarra anns an t-giùlan, tha na plasmas seo ann an staid sheasmhach agus chan eil an saoghal a-muigh a’ cur dragh orra. Nuair a thèid lùth tonn electromagnetic a tha a’ tighinn a-steach a cheangal ris na plasmas seo, bidh na plasmas a’ gluasad bhon staid sheasmhach agus a’ crith. Às deidh an tionndaidh, bidh am modh electromagnetic a’ cruthachadh tonn magnetach transverse aig an eadar-aghaidh. A rèir tuairisgeul air dàimh sgapaidh plasma uachdar meatailt leis a’ mhodail Drude, chan urrainn dha meatailtean ceangal gu nàdarrach ri tonnan electromagnetic ann an àite saor agus lùth a thionndadh. Tha e riatanach stuthan eile a chleachdadh gus tonnan plasma uachdar a bhrosnachadh. Bidh tonnan plasma uachdar a’ crìonadh gu luath ann an taobh co-shìnte ris an eadar-aghaidh meatailt-substrate. Nuair a bhios an giùlan meatailt a’ giùlan anns an taobh ceart-cheàrnach ris an uachdar, bidh buaidh craiceann a’ tachairt. Gu follaiseach, air sgàth meud beag an antenna, tha buaidh craiceann anns a’ chòmhlan àrd-tricead, a dh’ adhbhraicheas coileanadh an antenna a’ tuiteam gu mòr agus nach urrainn dha coinneachadh ri riatanasan antennas terahertz. Chan e a-mhàin gu bheil feachd ceangail nas àirde agus call nas ìsle aig plasmon uachdar graphene, ach tha e cuideachd a’ toirt taic do thionndadh dealain leantainneach. A bharrachd air an sin, tha giùlanachd iom-fhillte aig graphene anns a’ chòmhlan terahertz. Mar sin, tha sgaoileadh tonn slaodach co-cheangailte ris a’ mhodh plasma aig triceadan terahertz. Tha na feartan sin a’ sealltainn gu h-iomlan cho comasach ‘s a tha graphene gus stuthan meatailt a chuir an àite a’ chòmhlan terahertz.
Stèidhichte air giùlan polarachaidh plasmonan uachdar grafaein, tha Figear 12 a’ sealltainn seòrsa ùr de antenna stiall, agus a’ moladh cumadh còmhlan feartan iomadachaidh tonnan plasma ann an grafaein. Tha dealbhadh còmhlan antenna atharrachail a’ toirt seachad dòigh ùr airson sgrùdadh a dhèanamh air feartan iomadachaidh antennas terahertz stuthan ùra.
Figear 12 Antenna stiall ùr
A bharrachd air a bhith a’ sgrùdadh eileamaidean antenna terahertz stuth ùr aonad, faodar antennas terahertz graphene nanopatch a dhealbhadh cuideachd mar sreathan gus siostaman conaltraidh antenna ioma-chur-a-steach ioma-thoradh terahertz a thogail. Tha structar an antenna air a shealltainn ann am Figear 13. Stèidhichte air feartan sònraichte antennas nanopatch graphene, tha tomhasan sgèile micron aig na h-eileamaidean antenna. Bidh tasgadh smùid ceimigeach a’ co-chur diofar ìomhaighean graphene gu dìreach air sreath tana nicil agus gan gluasad gu bun-stuth sam bith. Le bhith a’ taghadh àireamh iomchaidh de phàirtean agus ag atharrachadh a’ bholtaids claonadh electrostatach, faodar stiùireadh an rèididheachd atharrachadh gu h-èifeachdach, a’ dèanamh an siostam ath-dhealbhaichte.
Figear 13 Sreath antenna terahertz nano-phaiste graphene
Tha rannsachadh stuthan ùra na stiùireadh car ùr. Thathar an dùil gun cuir ùr-ghnàthachadh stuthan bacadh air crìochan antennas traidiseanta agus gun tèid measgachadh de antennas ùra a leasachadh, leithid meata-stuthan ath-dhealbhaichte, stuthan dà-thaobhach (2D), msaa. Ach, tha an seòrsa antenna seo an urra ri ùr-ghnàthachadh stuthan ùra agus adhartas teicneòlas pròiseas. Co-dhiù, feumaidh leasachadh antennas terahertz stuthan ùr-ghnàthach, teicneòlas giullachd mionaideach agus structaran dealbhaidh ùra gus coinneachadh ri riatanasan buannachd àrd, cosgais ìseal agus leud-bann farsaing antennas terahertz.
Tha an leanas a’ toirt a-steach prionnsabalan bunaiteach trì seòrsaichean antennas terahertz: antennas meatailt, antennas dielectric agus antennas stuthan ùra, agus a’ dèanamh anailis air na h-eadar-dhealachaidhean agus na buannachdan agus na h-eas-bhuannachdan aca.
1. Antenna meatailt: Tha an geoimeatraidh sìmplidh, furasta a phròiseasadh, cosgais ìseal, agus riatanasan ìosal airson stuthan fo-strat. Ach, bidh antennas meatailt a’ cleachdadh dòigh meacanaigeach gus suidheachadh an antenna atharrachadh, agus tha sin buailteach do mhearachdan. Mura tèid an atharrachadh ceart, thèid coileanadh an antenna a lùghdachadh gu mòr. Ged a tha an antenna meatailt beag ann am meud, tha e duilich a chur ri chèile le cuairt rèidh.
2. Antenna dielectric: Tha bacadh inntrigidh ìosal aig an antenna dielectric, tha e furasta a mhaidseadh le lorgaire bacadh ìosal, agus tha e an ìre mhath sìmplidh a cheangal ri cuairt rèidh. Tha cumaidhean geoimeatrach antennas dielectric a’ toirt a-steach cumadh dealan-dè, cumadh U dùbailte, cumadh logarithmeach àbhaisteach agus cumadh sine logarithmeach ùineil. Ach, tha lochd marbhtach aig antennas dielectric cuideachd, is e sin buaidh tonn uachdar air adhbhrachadh leis an t-substrate tiugh. Is e am fuasgladh lionsa a luchdachadh agus an t-substrate dielectric a chuir na àite le structar EBG. Feumaidh an dà fhuasgladh ùr-ghnàthachadh agus leasachadh leantainneach air teicneòlas pròiseas agus stuthan, ach faodaidh an coileanadh sàr-mhath aca (leithid uile-stiùireadh agus casg tonn uachdar) beachdan ùra a thoirt seachad airson rannsachadh antennas terahertz.
3. Antennas stuthan ùra: An-dràsta, tha antennas dipole ùra air an dèanamh de nanotubes carbain agus structaran antenna ùra air an dèanamh de mheata-stuthan air nochdadh. Faodaidh stuthan ùra adhartasan ùra a thoirt a-steach ann an coileanadh, ach is e ùr-ghnàthachadh saidheans stuthan am bun-bheachd. An-dràsta, tha an rannsachadh air antennas stuthan ùra fhathast aig ìre rannsachaidh, agus chan eil mòran de theicneòlasan cudromach aibidh gu leòr.
Mar gheàrr-chunntas, faodar diofar sheòrsaichean antennas terahertz a thaghadh a rèir riatanasan dealbhaidh:
1) Ma tha feum air dealbhadh sìmplidh agus cosgais cinneasachaidh ìosal, faodar antennas meatailt a thaghadh.
2) Ma tha feum air amalachadh àrd agus bacadh inntrigidh ìosal, faodar antennas dielectric a thaghadh.
3) Ma tha feum air adhartas mòr ann an coileanadh, faodar antennas stuthan ùra a thaghadh.
Faodar na dealbhaidhean gu h-àrd atharrachadh a rèir riatanasan sònraichte cuideachd. Mar eisimpleir, faodar dà sheòrsa antennas a chur còmhla gus barrachd bhuannachdan fhaighinn, ach feumaidh an dòigh-cruinneachaidh agus an teicneòlas dealbhaidh coinneachadh ri riatanasan nas cruaidhe.
Gus barrachd ionnsachadh mu dheidhinn antennas, tadhail air:
Àm puist: 2 Lùnastal 2024
