የገመድ አልባ መሳሪያዎች ተወዳጅነት እየጨመረ በመምጣቱ የውሂብ አገልግሎቶች ወደ አዲስ ፈጣን እድገት ዘመን ገብተዋል, በተጨማሪም የመረጃ አገልግሎቶች ፈንጂ እድገት በመባል ይታወቃል. በአሁኑ ወቅት ብዛት ያላቸው አፕሊኬሽኖች ቀስ በቀስ ከኮምፒዩተር ወደ ገመድ አልባ መሳሪያዎች እንደ ሞባይል ስልኮች በቀላሉ ለመሸከም እና በእውነተኛ ጊዜ ለመስራት እየፈለሱ ነው ነገር ግን ይህ ሁኔታ በፍጥነት የውሂብ ትራፊክ መጨመር እና የመተላለፊያ ይዘት እጥረት እንዲኖር አድርጓል. . እንደ አኃዛዊ መረጃ, በገበያ ላይ ያለው የውሂብ መጠን በሚቀጥሉት 10 እና 15 ዓመታት ውስጥ Gbps ወይም Tbps ሊደርስ ይችላል. በአሁኑ ጊዜ የቲኤችኤስ ግንኙነት Gbps የውሂብ መጠን ላይ ደርሷል፣ የTbps የውሂብ መጠን ገና በእድገት የመጀመሪያ ደረጃዎች ላይ ነው። ተዛማጅ ወረቀት በ THz ባንድ ላይ በመመስረት በGbps የውሂብ ተመኖች ውስጥ ያለውን የቅርብ ጊዜ ሂደት ይዘረዝራል እና Tbps በፖላራይዜሽን ብዜት ማግኘት እንደሚቻል ይተነብያል። ስለዚህ የመረጃ ስርጭት ፍጥነትን ለመጨመር ሊቻል የሚችል መፍትሄ አዲስ ፍሪኩዌንሲ ባንድ ማዘጋጀት ነው, እሱም ቴራሄትዝ ባንድ, በማይክሮዌቭ እና በኢንፍራሬድ ብርሃን መካከል ባለው "ባዶ ቦታ" ውስጥ ነው. እ.ኤ.አ. በ 2019 በ ITU የዓለም ራዲዮኮሙኒኬሽን ኮንፈረንስ (WRC-19) ፣ የ 275-450GHz ድግግሞሽ ክልል ለቋሚ እና የመሬት ሞባይል አገልግሎቶች ጥቅም ላይ ውሏል። የቴራሄትዝ ሽቦ አልባ የመገናኛ ዘዴዎች የበርካታ ተመራማሪዎችን ቀልብ ስቧል።
Terahertz ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች በአጠቃላይ የ 0.1-10THz (1THz=1012Hz) የሞገድ ርዝመት 0.03-3 ሚሜ ነው. በ IEEE መስፈርት መሰረት ቴራሄርትዝ ሞገዶች በ 0.3-10THz ይገለፃሉ. ምስል 1 እንደሚያሳየው የቴራሄርትዝ ድግግሞሽ ባንድ በማይክሮዌቭ እና በኢንፍራሬድ ብርሃን መካከል ነው።
ምስል 1 የTHz ድግግሞሽ ባንድ ስዕላዊ መግለጫ።
የቴራሄትዝ አንቴናዎች እድገት
የቴራሄርትዝ ምርምር በ19ኛው ክፍለ ዘመን ቢጀመርም፣ በወቅቱ እንደ ገለልተኛ መስክ አልተጠናም። በቴራሄርትዝ ጨረር ላይ የተደረገው ጥናት በዋናነት በሩቅ ኢንፍራሬድ ባንድ ላይ ያተኮረ ነበር። ተመራማሪዎች ሚሊሜትር ሞገድ ምርምርን ወደ ቴራሄትዝ ባንድ ማራመድ እና ልዩ የቴራሄርትዝ ቴክኖሎጂ ምርምር ማድረግ የጀመሩት ከ20ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ እስከ መጨረሻው ድረስ ነበር።
እ.ኤ.አ. በ 1980 ዎቹ ውስጥ የቴራሄርትዝ የጨረር ምንጮች ብቅ ማለት የቴራሄትዝ ሞገዶች በተግባራዊ ስርዓቶች ውስጥ ተግባራዊ እንዲሆኑ አስችሏል ። ከ 21 ኛው ክፍለ ዘመን ጀምሮ የገመድ አልባ የመገናኛ ቴክኖሎጂ በፍጥነት እያደገ ሲሆን የሰዎች የመረጃ ፍላጎት እና የመገናኛ መሳሪያዎች መጨመር የመገናኛ መረጃዎችን የማስተላለፊያ ፍጥነት ላይ የበለጠ ጥብቅ መስፈርቶችን አስቀምጧል. ስለዚህ የወደፊቱ የግንኙነት ቴክኖሎጂ አንዱ ተግዳሮት በአንድ ቦታ ላይ በከፍተኛ የውሂብ ፍጥነት በጊጋቢት ፍጥነት መስራት ነው። አሁን ባለው የኢኮኖሚ ልማት የስፔክትረም ሃብቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠበቡ መጥተዋል። ነገር ግን፣ ለግንኙነት አቅም እና ፍጥነት የሰዎች መስፈርቶች ማለቂያ የለሽ ናቸው። ለስፔክትረም መጨናነቅ ችግር፣ ብዙ ኩባንያዎች ባለብዙ ግብአት ባለብዙ ውፅዓት (MIMO) ቴክኖሎጂን በመጠቀም የስፔክትረም ቅልጥፍናን እና የስርዓት አቅምን በቦታ ብዜት ማብዛት ለማሻሻል ይጠቀማሉ። በ 5G አውታረ መረቦች እድገት የእያንዳንዱ ተጠቃሚ የውሂብ ግንኙነት ፍጥነት ከ Gbps ይበልጣል, እና የመሠረት ጣቢያዎች የውሂብ ትራፊክም በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል. ለባህላዊ ሚሊሜትር የሞገድ ግንኙነት ስርዓቶች፣ የማይክሮዌቭ ማገናኛዎች እነዚህን ግዙፍ የመረጃ ዥረቶች ማስተናገድ አይችሉም። በተጨማሪም, በእይታ መስመር ተጽእኖ ምክንያት የኢንፍራሬድ ግንኙነት ማስተላለፊያ ርቀት አጭር እና የመገናኛ መሳሪያዎቹ የሚገኙበት ቦታ ተስተካክሏል. ስለዚህ በማይክሮዌቭ እና በኢንፍራሬድ መካከል ያሉት የቲኤችኤስ ሞገዶች ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸውን የመገናኛ ዘዴዎችን ለመገንባት እና የ THz ሊንኮችን በመጠቀም የመረጃ ስርጭት ፍጥነትን ለመጨመር ያገለግላሉ።
የቴራሄትዝ ሞገዶች ሰፋ ያለ የመገናኛ ባንድዊድዝ ሊሰጡ ይችላሉ፣ እና የድግግሞሽ ክልሉ ከሞባይል ግንኙነቶች 1000 እጥፍ ያህል ነው። ስለዚህ THz ን በመጠቀም እጅግ በጣም ፈጣን ሽቦ አልባ የግንኙነት ስርዓቶችን ለመገንባት ለከፍተኛ የውሂብ ፍጥነት ፈተና ተስፋ ሰጭ መፍትሄ ነው ፣ይህም የበርካታ የምርምር ቡድኖችን እና ኢንዱስትሪዎችን ፍላጎት ስቧል። እ.ኤ.አ. በሴፕቴምበር 2017 የመጀመሪያው THz ሽቦ አልባ የግንኙነት ደረጃ IEEE 802.15.3d-2017 ተለቀቀ፣ ይህም ከ252-325 GHz ዝቅተኛ የTHz ድግግሞሽ ክልል ውስጥ ነጥብ-ወደ-ነጥብ የመረጃ ልውውጥን ይገልፃል። የአገናኝ ተለዋጭ ፊዚካል ንብርብር (PHY) በተለያዩ የመተላለፊያ ይዘት እስከ 100 Gbps የውሂብ ተመኖችን ማሳካት ይችላል።
የመጀመሪያው ስኬታማ የ 0.12 THz የግንኙነት ስርዓት በ 2004 የተቋቋመ ሲሆን የ 0.3 THZ የግንኙነት ስርዓት እ.ኤ.አ. በ 2013 ተግባራዊ ሆኗል ። ሠንጠረዥ 1 በጃፓን ከ 2004 እስከ 2013 የቴራሄትዝ የግንኙነት ሥርዓቶችን የምርምር ሂደት ይዘረዝራል።
ሠንጠረዥ 1 ከ 2004 እስከ 2013 በጃፓን ውስጥ የቴራሄትዝ ግንኙነት ስርዓቶች የምርምር ሂደት
እ.ኤ.አ. በ 2004 የተገነባው የግንኙነት ስርዓት አንቴና መዋቅር በኒፖን ቴሌግራፍ እና ቴሌፎን ኮርፖሬሽን (ኤንቲቲ) በ 2005 በዝርዝር ተብራርቷል ። በስእል 2 እንደሚታየው የአንቴናውን ውቅር በሁለት ጉዳዮች ላይ አስተዋወቀ ።
ምስል 2 የጃፓን ኤንቲቲ 120 GHz ሽቦ አልባ የመገናኛ ዘዴ ንድፍ ንድፍ
ስርዓቱ የፎቶ ኤሌክትሪክ ቅየራ እና አንቴናዎችን ያዋህዳል እና ሁለት የስራ ሁነታዎችን ይጠቀማል።
1. በቅርበት ባለው የቤት ውስጥ አከባቢ ውስጥ ፣ በቤት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው የፕላነር አንቴና አስተላላፊ ባለአንድ መስመር ተሸካሚ ፎቶዲዮድ (UTC-PD) ቺፕ ፣ የፕላነር ማስገቢያ አንቴና እና የሲሊኮን ሌንስ በስእል 2(ሀ) ላይ እንደሚታየው።
2. በረጅም ርቀት ውጫዊ አካባቢ ውስጥ, ትልቅ የማስተላለፊያ መጥፋት እና የመመርመሪያው ዝቅተኛ ስሜታዊነት ተጽእኖን ለማሻሻል, አስተላላፊው አንቴና ከፍተኛ ትርፍ ሊኖረው ይገባል. ያለው ቴራሄትዝ አንቴና ከ50 ዲቢቢ በላይ ትርፍ ያለው የጋውስያን ኦፕቲካል ሌንስን ይጠቀማል። የምግብ ቀንድ እና ዳይኤሌክትሪክ ሌንስ ጥምረት በስእል 2(ለ) ይታያል።
ኤንቲቲ የ0.12 THz የመገናኛ ዘዴን ከመዘርጋት በተጨማሪ በ2012 የ0.3THz የመገናኛ ዘዴን አዘጋጅቷል።በቀጣይ ማመቻቸት፣የስርጭት መጠኑ እስከ 100Gbps ሊደርስ ይችላል። ከሠንጠረዥ 1 እንደሚታየው ለቴራሄርትዝ ግንኙነት እድገት ትልቅ አስተዋፅዖ አድርጓል። ይሁን እንጂ አሁን ያለው የምርምር ሥራ ዝቅተኛ የአሠራር ድግግሞሽ, ትልቅ መጠን እና ከፍተኛ ወጪ ጉዳቶች አሉት.
በአሁኑ ጊዜ ጥቅም ላይ የዋሉት አብዛኛዎቹ የቴራሄርትዝ አንቴናዎች ከሚሊሜትር ሞገድ አንቴናዎች የተሻሻሉ ናቸው፣ እና በቴራሄርትዝ አንቴናዎች ውስጥ ብዙ ፈጠራዎች አሉ። ስለዚህ የቴራሄርትዝ የመገናኛ ዘዴዎችን አፈፃፀም ለማሻሻል አንድ አስፈላጊ ተግባር ቴራሄትዝ አንቴናዎችን ማመቻቸት ነው. ሠንጠረዥ 2 የጀርመን THz ግንኙነት የምርምር ሂደት ይዘረዝራል። ምስል 3 (ሀ) የፎቶኒኮችን እና የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን በማጣመር ተወካይ THz ሽቦ አልባ የግንኙነት ስርዓት ያሳያል። ምስል 3 (ለ) የንፋስ መሿለኪያ ሙከራ ቦታን ያሳያል። በጀርመን ካለው ወቅታዊ የምርምር ሁኔታ ስንገመግም፣ ምርምሩ እና ልማቱ እንደ ዝቅተኛ የስራ ድግግሞሽ፣ ከፍተኛ ወጪ እና ዝቅተኛ ቅልጥፍና የመሳሰሉ ጉዳቶች አሉት።
ሠንጠረዥ 2 በጀርመን ውስጥ የ THz ግንኙነት ምርምር ሂደት
ምስል 3 የንፋስ ዋሻ የሙከራ ትዕይንት
የCSIRO አይሲቲ ማእከል በTHz የቤት ውስጥ ገመድ አልባ የመገናኛ ዘዴዎች ላይ ምርምር ጀምሯል። ማዕከሉ በዓመቱ እና በኮሙኒኬሽን ፍሪኩዌንሲ መካከል ያለውን ግንኙነት በስእል 4 ላይ አጥንቷል።በስእል 4 እንደሚታየው በ2020 በገመድ አልባ ግንኙነቶች ላይ የሚደረገው ጥናት ወደ THz ባንድ ያደላል። የሬዲዮ ስፔክትረምን በመጠቀም የሚፈቀደው ከፍተኛ የግንኙነት ድግግሞሽ በየሃያ ዓመቱ አሥር ጊዜ ያህል ይጨምራል። ማዕከሉ ለ THz አንቴናዎች በሚያስፈልጉት መስፈርቶች እና እንደ ቀንድ እና ሌንሶች ያሉ ባህላዊ አንቴናዎች ለ THz የግንኙነት ስርዓቶች የታቀዱ ምክሮችን ሰጥቷል። በስእል 5 ላይ እንደሚታየው ሁለት ቀንድ አንቴናዎች በ 0.84THz እና 1.7THz በቅደም ተከተል በቀላል መዋቅር እና ጥሩ የጋውሲያን ጨረር አፈፃፀም ይሰራሉ።
ምስል 4 በዓመት እና ድግግሞሽ መካከል ያለው ግንኙነት
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
ምስል 5 ሁለት ዓይነት የቀንድ አንቴናዎች
ዩናይትድ ስቴትስ በቴራሄርትዝ ሞገድ ልቀት እና በመለየት ላይ ሰፊ ጥናት አድርጋለች። ታዋቂው የቴራሄርትዝ የምርምር ላቦራቶሪዎች የጄት ፕሮፐልሽን ላብራቶሪ (JPL)፣ ስታንፎርድ ሊኒያር አክስሌሬተር ሴንተር (SLAC)፣ የዩኤስ ብሄራዊ ላቦራቶሪ (ኤልኤልኤንኤል)፣ የናሽናል ኤሮናውቲክስና የጠፈር አስተዳደር (ናሳ)፣ ናሽናል ሳይንስ ፋውንዴሽን (NSF) ወዘተ ያካትታሉ። አዲስ ቴራሄትዝ አንቴናዎች ለቴራሄርትዝ አፕሊኬሽኖች ተዘጋጅተዋል፣ እንደ ቦቲ አንቴናዎች እና ፍሪኩዌንሲ ጨረር መሪ አንቴናዎች። እንደ ቴራሄርትዝ አንቴናዎች ልማት በአሁኑ ጊዜ በስእል 6 እንደሚታየው ለቴራሄርትዝ አንቴናዎች ሶስት መሰረታዊ የዲዛይን ሀሳቦችን ማግኘት እንችላለን።
ምስል 6 ለቴራሄርትዝ አንቴናዎች ሶስት መሰረታዊ ንድፍ ሀሳቦች
ከላይ ያለው ትንታኔ እንደሚያሳየው ምንም እንኳን ብዙ ሀገራት ለቴራሄትዝ አንቴናዎች ከፍተኛ ትኩረት ቢሰጡም, አሁንም በመነሻ ፍለጋ እና የእድገት ደረጃ ላይ ነው. በከፍተኛ ስርጭት መጥፋት እና ሞለኪውላዊ መምጠጥ ምክንያት፣ THz አንቴናዎች አብዛኛውን ጊዜ በማስተላለፍ ርቀት እና ሽፋን የተገደቡ ናቸው። አንዳንድ ጥናቶች የሚያተኩሩት በ THz ባንድ ዝቅተኛ የክወና ድግግሞሽ ላይ ነው። አሁን ያለው የቴራሄርትዝ አንቴና ምርምር በዋናነት የሚያተኩረው በዲኤሌክትሪክ ሌንስ አንቴናዎች ወዘተ በመጠቀም ትርፍን በማሻሻል እና ተገቢ ስልተ ቀመሮችን በመጠቀም የግንኙነት ቅልጥፍናን በማሻሻል ላይ ነው። በተጨማሪም የቴራሄርትዝ አንቴና ማሸጊያዎችን እንዴት ማሻሻል እንደሚቻል በጣም አስቸኳይ ጉዳይ ነው.
አጠቃላይ THz አንቴናዎች
ብዙ አይነት የ THz አንቴናዎች ይገኛሉ፡ የዲፖል አንቴናዎች ሾጣጣ ጉድጓዶች፣ የማዕዘን አንጸባራቂ ድርድሮች፣ ቦቲ ዲፖሎች፣ ዳይኤሌክትሪክ ሌንስ ፕላን አንቴናዎች፣ የፎቶ ኮንዳክቲቭ አንቴናዎች የ THz ምንጭ የጨረር ምንጮችን ለማመንጨት፣ ቀንድ አንቴናዎች፣ የ THz አንቴናዎች በግራፊን ቁሶች ላይ በመመስረት ወዘተ. የ THz አንቴናዎችን ለመሥራት የሚያገለግሉ ቁሳቁሶች በግምት ወደ ብረት አንቴናዎች (በዋነኝነት ቀንድ አንቴናዎች) ፣ ኤሌክትሪክ አንቴናዎች ሊከፈሉ ይችላሉ ። (ሌንስ አንቴናዎች), እና አዲስ ቁሳዊ አንቴናዎች. ይህ ክፍል በመጀመሪያ ስለነዚህ አንቴናዎች የመጀመሪያ ደረጃ ትንተና ይሰጣል, ከዚያም በሚቀጥለው ክፍል, አምስት የተለመዱ የ THz አንቴናዎች በዝርዝር ገብተው በጥልቀት ይመረመራሉ.
1. የብረት አንቴናዎች
የቀንድ አንቴና በቲኤችኤስ ባንድ ውስጥ ለመስራት የተነደፈ የተለመደ የብረት አንቴና ነው። የጥንታዊ ሚሊሜትር ሞገድ ተቀባይ አንቴና ሾጣጣ ቀንድ ነው። የታሸገ እና ባለሁለት-ሁነታ አንቴናዎች ተዘዋዋሪ የተመጣጠነ የጨረራ ንድፎችን፣ ከ20 እስከ 30 ዲቢአይ ከፍተኛ ትርፍ እና ዝቅተኛ የፖላራይዜሽን ደረጃ -30 ዲቢቢ እና ከ97% እስከ 98% የማጣመር ቅልጥፍናን ጨምሮ ብዙ ጥቅሞች አሏቸው። የሚገኙት የሁለቱ ቀንድ አንቴናዎች 30% -40% እና 6% -8% ናቸው.
የቴራሄርትዝ ሞገዶች ድግግሞሽ በጣም ከፍተኛ ስለሆነ የቀንድ አንቴና መጠኑ በጣም ትንሽ ነው ፣ ይህም የቀንድ ማቀነባበሪያው በጣም አስቸጋሪ ያደርገዋል ፣ በተለይም በአንቴናዎች ንድፍ ውስጥ ፣ እና የማቀነባበሪያ ቴክኖሎጂ ውስብስብነት ከመጠን በላይ ወጭ እና ያስከትላል። የተወሰነ ምርት. ውስብስብ የቀንድ ዲዛይን የታችኛውን ክፍል በማምረት ላይ ባለው ችግር ምክንያት ቀለል ያለ የቀንድ አንቴና በሾጣጣ ወይም ሾጣጣ ቀንድ መልክ ብዙውን ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላል ፣ ይህም ወጪን እና የሂደቱን ውስብስብነት ሊቀንስ ይችላል ፣ እና የአንቴናውን የጨረር አፈፃፀም ጠብቆ ማቆየት ይቻላል ። ደህና.
ሌላው የብረት አንቴና ተጓዥ ሞገድ ፒራሚድ አንቴና ሲሆን በ 1.2 ማይክሮን ዳይኤሌክትሪክ ፊልም ላይ የተቀናጀ እና በሲሊኮን ዋፈር ላይ በተቀረጸው ቁመታዊ ክፍተት ውስጥ የተንጠለጠለ ተጓዥ ሞገድ አንቴና ያለው ሲሆን በስእል 7 ላይ እንደሚታየው ይህ አንቴና ክፍት መዋቅር ነው. ከ Schottky diodes ጋር ተኳሃኝ. በአንፃራዊነት ቀላል መዋቅር እና ዝቅተኛ የማምረቻ መስፈርቶች ምክንያት በአጠቃላይ ከ 0.6 THz በላይ በሆኑ ድግግሞሽ ባንዶች ውስጥ መጠቀም ይቻላል. ይሁን እንጂ የአንቴናውን የጎንዮሽ ደረጃ እና የመስቀል-ፖላራይዜሽን ደረጃ ከፍ ያለ ነው, ምናልባትም በክፍት አወቃቀሩ ምክንያት. ስለዚህ, የማጣመር ብቃቱ በአንጻራዊነት ዝቅተኛ ነው (50% ገደማ).
ምስል 7 ተጓዥ ሞገድ ፒራሚዳል አንቴና
2. ዲኤሌክትሪክ አንቴና
የዲኤሌክትሪክ አንቴና የዲኤሌክትሪክ ንጣፍ እና የአንቴና ራዲያተር ጥምረት ነው። በትክክለኛ ዲዛይን አማካኝነት የዲኤሌክትሪክ አንቴና ከመመርመሪያው ጋር የሚመጣጠን የንፅፅር ማዛመጃን ሊያሳካ ይችላል, እና ቀላል ሂደት, ቀላል ውህደት እና ዝቅተኛ ዋጋ ጥቅሞች አሉት. ከቅርብ ዓመታት ወዲህ ተመራማሪዎች የቴራሄርትዝ ዳይኤሌክትሪክ አንቴናዎችን ዝቅተኛ ግፊት ጠቋሚዎችን ሊዛመዱ የሚችሉ በርካታ ጠባብ እና ብሮድባንድ የጎን እሳት አንቴናዎችን ነድፈዋል፡ ቢራቢሮ አንቴና፣ ባለ ሁለት ዩ ቅርጽ ያለው አንቴና፣ ሎግ ወቅታዊ አንቴና እና ሎግ ወቅታዊ የ sinusoidal አንቴና፣ በስእል 8 ላይ ይታያል። በተጨማሪም ይበልጥ ውስብስብ የአንቴና ጂኦሜትሪዎች በጄኔቲክ ስልተ ቀመሮች ሊነደፉ ይችላሉ።
ምስል 8 አራት ዓይነት የፕላነር አንቴናዎች
ይሁን እንጂ የዲኤሌክትሪክ አንቴና ከዲኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫ ጋር የተጣመረ ስለሆነ ድግግሞሹ ወደ THz ባንድ ሲሄድ የወለል ሞገድ ውጤት ይከሰታል። ይህ ገዳይ ጉዳት አንቴናውን በሚሠራበት ጊዜ ብዙ ኃይል እንዲያጣ እና የአንቴናውን የጨረር ውጤታማነት በከፍተኛ ሁኔታ እንዲቀንስ ያደርገዋል። በስእል 9 ላይ እንደሚታየው የአንቴና የጨረር ማእዘን ከተቆረጠው አንግል የበለጠ በሚሆንበት ጊዜ ጉልበቱ በዲኤሌክትሪክ ኤሌክትሪክ ውስጥ የተገደበ እና ከስር ሁነታ ጋር የተጣመረ ነው.
ምስል 9 የአንቴና ወለል ሞገድ ውጤት
የንጥረቱ ውፍረት እየጨመረ በሄደ መጠን የከፍተኛ-ትዕዛዝ ሁነታዎች ቁጥር ይጨምራል, እና በአንቴና እና በንጣፉ መካከል ያለው ትስስር ይጨምራል, በዚህም ምክንያት የኃይል መጥፋት ያስከትላል. የወለል ንጣፍ ተፅእኖን ለማዳከም ሶስት የማመቻቸት እቅዶች አሉ-
1) የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን የጨረር ባህሪያት በመጠቀም ትርፉን ለመጨመር በአንቴናው ላይ ሌንስን ይጫኑ.
2) የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ከፍተኛ-ትዕዛዝ ሁነታዎች ማመንጨት ለማፈን substrate ያለውን ውፍረት ይቀንሱ.
3) የንጥረ-ነገር ዳይኤሌክትሪክ ቁሳቁሶችን በኤሌክትሮማግኔቲክ ባንድ ክፍተት (ኢቢጂ) ይቀይሩት. የ EBG የቦታ ማጣሪያ ባህሪያት ከፍተኛ-ትዕዛዝ ሁነታዎችን ሊገድቡ ይችላሉ.
3. አዲስ ቁሳቁስ አንቴናዎች
ከላይ ከተጠቀሱት ሁለት አንቴናዎች በተጨማሪ ከአዳዲስ እቃዎች የተሰራ ቴራሄትዝ አንቴናም አለ. ለምሳሌ, በ 2006, Jin Hao et al. የካርቦን ናኖቱብ ዲፖል አንቴና አቅርቧል። በስእል 10 (ሀ) ላይ እንደሚታየው ዳይፖሉ ከብረት እቃዎች ይልቅ ከካርቦን ናኖቱብስ የተሰራ ነው. የካርቦን ናኖቱብ ዲፕሎል አንቴና ያለውን ኢንፍራሬድ እና ኦፕቲካል ባህሪያትን በጥንቃቄ አጥንቶ ስለ ውሱን ርዝመት ያለው የካርበን ናኖቱብ ዲፕሎል አንቴና አጠቃላይ ባህሪያትን ለምሳሌ የግብአት እክል፣ የአሁን ስርጭት፣ ጥቅም፣ ቅልጥፍና እና የጨረራ ጥለት ላይ ተወያይቷል። ምስል 10 (ለ) በካርቦን ናኖቱብ ዲፕሎል አንቴና መካከል ባለው የግብአት እክል እና ድግግሞሽ መካከል ያለውን ግንኙነት ያሳያል። በስእል 10(ለ) ላይ እንደሚታየው የግቤት መጨናነቅ ምናባዊው ክፍል ብዙ ዜሮዎች በከፍተኛ ድግግሞሾች አሉት። ይህ የሚያመለክተው አንቴና በተለያዩ ድግግሞሾች ላይ በርካታ ሬዞናንስ ማሳካት እንደሚችል ነው። በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው፣ የካርቦን ናኖቱብ አንቴና በተወሰነ የድግግሞሽ ክልል (ዝቅተኛ THz ፍጥነቶች) ውስጥ ድምጽን ያሳያል፣ ነገር ግን ከዚህ ክልል ውጭ ማስተጋባት ሙሉ በሙሉ አይችልም።
ምስል 10 (ሀ) የካርቦን ናኖቱብ ዲፖል አንቴና. (ለ) ግቤት impedance-ድግግሞሽ ጥምዝ
እ.ኤ.አ. በ2012 ሳሚር ኤፍ. ማህሙድ እና አዬድ አር. አልአጅሚ በካርቦን ናኖቱብስ ላይ የተመሰረተ አዲስ ቴራሄርትዝ አንቴና አወቃቀሩን አቅርበዋል፣ እሱም በሁለት ዳይኤሌክትሪክ ሽፋን የተጠቀለለ የካርቦን ናኖቱብስ ጥቅል። የውስጠኛው የዲኤሌክትሪክ ሽፋን የዲኤሌክትሪክ አረፋ ንብርብር ነው, እና ውጫዊው የዲኤሌክትሪክ ሽፋን የሜታሜትሪ ንብርብር ነው. ልዩ መዋቅሩ በስእል 11 ይታያል. በሙከራ, የአንቴናውን የጨረር አፈፃፀም ከአንድ ግድግዳ ካርቦን ናኖቱብስ ጋር ሲነጻጸር ተሻሽሏል.
ምስል 11 በካርቦን ናኖቱብስ ላይ የተመሰረተ አዲስ ቴራሄትዝ አንቴና
ከላይ የቀረበው አዲሱ የቁስ ቴራሄትዝ አንቴናዎች በዋናነት ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ናቸው። የአንቴናውን የመተላለፊያ ይዘት ለማሻሻል እና ተስማሚ አንቴናዎችን ለመሥራት, ፕላኔር ግራፊን አንቴናዎች ሰፊ ትኩረት አግኝተዋል. ግራፊን እጅግ በጣም ጥሩ ተለዋዋጭ ቀጣይነት ያለው የቁጥጥር ባህሪ አለው እና የአድሎአዊ ቮልቴጅን በማስተካከል የገጽታ ፕላዝማ ማመንጨት ይችላል። የገጽታ ፕላዝማ በአዎንታዊ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ substrates (እንደ ሲ፣ ሲኦ2፣ ወዘተ) እና አሉታዊ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ ንጣፎች (እንደ ውድ ብረቶች፣ ግራፊን እና የመሳሰሉት) መካከል ባለው ግንኙነት ላይ አለ። እንደ ውድ ብረቶች እና ግራፊን ባሉ መቆጣጠሪያዎች ውስጥ ብዙ ቁጥር ያላቸው "ነጻ ኤሌክትሮኖች" አሉ. እነዚህ ነፃ ኤሌክትሮኖች ፕላዝማ ተብለው ይጠራሉ. በኮንዳክተሩ ውስጥ ባለው የተፈጥሯዊ እምቅ መስክ ምክንያት, እነዚህ ፕላዝማዎች በተረጋጋ ሁኔታ ውስጥ ሲሆኑ በውጭው ዓለም አይረበሹም. የተከሰተው የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ኃይል ከእነዚህ ፕላዝማዎች ጋር ሲጣመር ፕላዝማዎቹ ከተረጋጋ ሁኔታ ያፈነግጡና ይንቀጠቀጣሉ። ከተለወጠ በኋላ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሁነታ በመገናኛው ላይ ተሻጋሪ መግነጢሳዊ ሞገድ ይፈጥራል. በድሩድ ሞዴል የብረታ ብረት ወለል ፕላዝማ ስርጭት ግንኙነት ገለፃ ብረቶች በተፈጥሮ ከኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ጋር በነፃ ቦታ ላይ ሊጣመሩ እና ኃይልን መለወጥ አይችሉም። የፕላዝማ ሞገዶችን ለማነሳሳት ሌሎች ቁሳቁሶችን መጠቀም አስፈላጊ ነው. የገጽታ ፕላዝማ ሞገዶች በብረት-ንዑስ ንኡስ መለዋወጫ ትይዩ አቅጣጫ በፍጥነት ይበሰብሳሉ። የብረታ ብረት መሪው ወደ ወለሉ ቀጥ ያለ አቅጣጫ ሲመራ, የቆዳ ተጽእኖ ይከሰታል. በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው የአንቴናውን ትንሽ መጠን በከፍተኛ ድግግሞሽ ባንድ ውስጥ የቆዳ ተጽእኖ አለ, ይህም የአንቴናውን አፈፃፀም በከፍተኛ ሁኔታ እንዲቀንስ እና የቴራሄርትዝ አንቴናዎችን ማሟላት አይችልም. የግራፊን የላይኛው ክፍል ፕላስሞን ከፍተኛ አስገዳጅ ኃይል እና ዝቅተኛ ኪሳራ ብቻ ሳይሆን የማያቋርጥ የኤሌክትሪክ ማስተካከያንም ይደግፋል። በተጨማሪም, ግራፊን በቴራሄርትዝ ባንድ ውስጥ ውስብስብ የሆነ ቅልጥፍና አለው. ስለዚህ የዘገየ ሞገድ ስርጭት ከፕላዝማ ሁነታ በቴራሄትዝ ፍጥነቶች ጋር የተያያዘ ነው። እነዚህ ባህሪያት በቴራሄትዝ ባንድ ውስጥ የብረት ቁሳቁሶችን ለመተካት የግራፊን አዋጭነት ሙሉ ለሙሉ ያሳያሉ.
graphene ወለል plasmons ያለውን የፖላራይዜሽን ባህሪ ላይ በመመስረት, ስእል 12 ስትሪፕ አንቴና አዲስ አይነት ያሳያል, እና graphene ውስጥ የፕላዝማ ሞገድ propagation ባህሪያት ባንድ ቅርጽ ሃሳብ. የተስተካከለ አንቴና ባንድ ዲዛይን አዲስ የቁስ ቴራሄትዝ አንቴናዎችን ስርጭት ባህሪያት ለማጥናት አዲስ መንገድ ይሰጣል።
ምስል 12 አዲስ ስትሪፕ አንቴና
አሃድ አዲስ የቁስ ቴራሄትዝ አንቴና ኤለመንቶችን ከማሰስ በተጨማሪ፣ graphene nanopatch terahertz አንቴናዎች ቴራሄርትዝ ባለብዙ ግብአት ባለብዙ ውፅዓት አንቴና የመገናኛ ስርዓቶችን ለመገንባት እንደ ድርድሮች ሊነደፉ ይችላሉ። የአንቴና አወቃቀሩ በስእል 13 ላይ ይታያል.በግራፊን ናኖፓች አንቴናዎች ልዩ ባህሪያት ላይ በመመስረት የአንቴናዎቹ ንጥረ ነገሮች ማይክሮን-ልኬት አላቸው. የኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ በቀጥታ የተለያዩ የግራፍ ምስሎችን በቀጭኑ የኒኬል ሽፋን ላይ በማዋሃድ ወደ ማንኛውም ንጥረ ነገር ያስተላልፋል. ተገቢውን የቁጥር ክፍሎች በመምረጥ እና የኤሌክትሮስታቲክ አድሎአዊ ቮልቴጅን በመቀየር የጨረራ አቅጣጫውን በትክክል መቀየር ይቻላል, ይህም ስርዓቱን እንደገና ማዋቀር ይችላል.
ምስል 13 የግራፊን ናኖፓች ቴራሄትዝ አንቴና ድርድር
የአዳዲስ ቁሳቁሶች ምርምር በአንፃራዊነት አዲስ አቅጣጫ ነው. የቁሳቁስ ፈጠራ የባህላዊ አንቴናዎችን ውሱንነት በማለፍ የተለያዩ አዳዲስ አንቴናዎችን ማዳበር ይጠበቅበታል ፣ ለምሳሌ ፣ እንደገና ሊዋቀሩ የሚችሉ ሜታሜትሪዎች ፣ ባለ ሁለት-ልኬት (2D) ቁሳቁሶች ፣ ወዘተ. ነገር ግን የዚህ አይነት አንቴና በዋነኝነት የተመካው በአዲስ ፈጠራ ላይ ነው ። ቁሳቁሶች እና የሂደት ቴክኖሎጂ እድገት. ያም ሆነ ይህ የቴራሄርትዝ አንቴናዎች ከፍተኛ ጥቅም፣ ዝቅተኛ ዋጋ እና ሰፊ የመተላለፊያ ይዘት መስፈርቶችን ለማሟላት የፈጠራ ቁሶችን፣ ትክክለኛ የማስኬጃ ቴክኖሎጂን እና አዲስ ዲዛይን አወቃቀሮችን ይፈልጋል።
የሚከተለው የሶስት ዓይነት ቴራሄትዝ አንቴናዎችን መሰረታዊ መርሆችን ያስተዋውቃል-የብረት አንቴናዎች ፣ ኤሌክትሪክ አንቴናዎች እና አዲስ የቁስ አንቴናዎች ፣ እና ልዩነታቸውን እና ጥቅሞቹን እና ጉዳቶቻቸውን ይተነትናል።
1. የብረታ ብረት አንቴና፡- ጂኦሜትሪው ቀላል፣ ለሂደት ቀላል፣ በአንፃራዊነት ዝቅተኛ ዋጋ ያለው፣ እና ለመሬት ማቴሪያሎች ዝቅተኛ መስፈርቶች ነው። ይሁን እንጂ የብረት አንቴናዎች ለስህተት የተጋለጠ የአንቴናውን አቀማመጥ ለማስተካከል ሜካኒካል ዘዴን ይጠቀማሉ. ማስተካከያው ትክክል ካልሆነ የአንቴናውን አሠራር በእጅጉ ይቀንሳል. የብረት አንቴና አነስተኛ መጠን ያለው ቢሆንም, ከፕላነር ዑደት ጋር መሰብሰብ አስቸጋሪ ነው.
2. ዳይኤሌክትሪክ አንቴና፡- የዲኤሌክትሪክ አንቴና ዝቅተኛ የግቤት ውሱንነት ያለው፣ ከዝቅተኛ የኢምፔዳንስ ፈላጊ ጋር ለመገጣጠም ቀላል ነው፣ እና ከፕላነር ወረዳ ጋር ለመገናኘት በአንፃራዊነት ቀላል ነው። የዲኤሌክትሪክ አንቴናዎች ጂኦሜትሪክ ቅርጾች የቢራቢሮ ቅርፅ፣ ድርብ ዩ ቅርጽ፣ የተለመደው ሎጋሪዝም ቅርፅ እና ሎጋሪዝም ወቅታዊ ሳይን ቅርፅ ያካትታሉ። ይሁን እንጂ ዳይኤሌክትሪክ አንቴናዎችም ገዳይ የሆነ ጉድለት አላቸው, ማለትም በወፍራም ንጣፎች ምክንያት የሚከሰተው የወለል ሞገድ ውጤት. መፍትሄው ሌንስን መጫን እና የዲኤሌክትሪክ ንጣፍን በ EBG መዋቅር መተካት ነው. ሁለቱም መፍትሄዎች የሂደት ቴክኖሎጂ እና ቁሳቁሶች ፈጠራ እና ቀጣይነት ያለው ማሻሻልን ይጠይቃሉ ነገር ግን እጅግ በጣም ጥሩ አፈፃፀማቸው (እንደ ሁለንተናዊ አቅጣጫ እና የወለል ሞገድ መጨናነቅ) ለቴራሄርትዝ አንቴናዎች ምርምር አዳዲስ ሀሳቦችን ሊሰጡ ይችላሉ።
3. አዲስ የቁሳቁስ አንቴናዎች፡- በአሁኑ ጊዜ ከካርቦን ናኖቱብስ የተሰሩ አዳዲስ የዲፖል አንቴናዎች እና ከሜታሜትሪያል የተሰሩ አዳዲስ የአንቴናዎች መዋቅሮች ታይተዋል። አዳዲስ ቁሳቁሶች አዲስ የአፈፃፀም ግኝቶችን ሊያመጡ ይችላሉ, ነገር ግን ዋናው ነገር የቁሳቁስ ሳይንስ ፈጠራ ነው. በአሁኑ ጊዜ በአዳዲስ የቁሳቁስ አንቴናዎች ላይ የሚደረገው ምርምር አሁንም በምርመራ ደረጃ ላይ ነው, እና ብዙ ቁልፍ ቴክኖሎጂዎች በቂ ብስለት የላቸውም.
በማጠቃለያው የተለያዩ አይነት ቴራሄትዝ አንቴናዎች በንድፍ መስፈርቶች መሰረት ሊመረጡ ይችላሉ፡-
1) ቀላል ንድፍ እና ዝቅተኛ የማምረቻ ዋጋ ካስፈለገ የብረት አንቴናዎችን መምረጥ ይቻላል.
2) ከፍተኛ ውህደት እና ዝቅተኛ የግቤት መከላከያ አስፈላጊ ከሆነ የዲኤሌክትሪክ አንቴናዎች ሊመረጡ ይችላሉ.
3) በአፈፃፀም ውስጥ አንድ ግኝት ካስፈለገ አዲስ ቁሳቁስ አንቴናዎችን መምረጥ ይቻላል.
ከላይ ያሉት ንድፎችም በተወሰኑ መስፈርቶች መሰረት ሊስተካከሉ ይችላሉ. ለምሳሌ ሁለት አይነት አንቴናዎችን በማጣመር ብዙ ጥቅሞችን ማግኘት ይቻላል, ነገር ግን የመሰብሰቢያ ዘዴ እና የዲዛይን ቴክኖሎጂ የበለጠ ጥብቅ መስፈርቶችን ማሟላት አለባቸው.
ስለ አንቴናዎች የበለጠ ለማወቅ፣ እባክዎን ይጎብኙ፡-
የልጥፍ ሰዓት፡- ኦገስት-02-2024
