வயர்லெஸ் சாதனங்களின் பிரபலமடைந்து வருவதால், தரவு சேவைகள் விரைவான வளர்ச்சியின் புதிய காலகட்டத்தில் நுழைந்துள்ளன, இது தரவு சேவைகளின் வெடிக்கும் வளர்ச்சி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. தற்போது, அதிக எண்ணிக்கையிலான பயன்பாடுகள் கணினிகளில் இருந்து படிப்படியாக மொபைல் போன்கள் போன்ற வயர்லெஸ் சாதனங்களுக்கு இடம்பெயர்கின்றன, அவை நிகழ்நேரத்தில் எடுத்துச் செல்லவும் இயக்கவும் எளிதானவை, ஆனால் இந்த நிலைமை தரவு போக்குவரத்தில் விரைவான அதிகரிப்பு மற்றும் அலைவரிசை வளங்களின் பற்றாக்குறைக்கு வழிவகுத்தது. . புள்ளிவிவரங்களின்படி, அடுத்த 10 முதல் 15 ஆண்டுகளில் சந்தையில் தரவு விகிதம் ஜிபிபிஎஸ் அல்லது டிபிபிஎஸ் கூட அடையலாம். தற்போது, THz தகவல்தொடர்பு ஒரு Gbps தரவு வீதத்தை எட்டியுள்ளது, அதே நேரத்தில் Tbps தரவு விகிதம் இன்னும் வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளது. தொடர்புடைய தாள் THz பேண்டின் அடிப்படையில் Gbps தரவு விகிதங்களில் சமீபத்திய முன்னேற்றத்தை பட்டியலிடுகிறது மற்றும் Tbps துருவப்படுத்தல் மல்டிபிளெக்சிங் மூலம் பெறலாம் என்று கணித்துள்ளது. எனவே, தரவு பரிமாற்ற வீதத்தை அதிகரிக்க, மைக்ரோவேவ் மற்றும் அகச்சிவப்பு ஒளிக்கு இடையில் "வெற்றுப் பகுதியில்" இருக்கும் டெராஹெர்ட்ஸ் பேண்ட் என்ற புதிய அதிர்வெண் பட்டையை உருவாக்குவதே சாத்தியமான தீர்வாகும். 2019 இல் நடந்த ITU உலக வானொலித் தொடர்பு மாநாட்டில் (WRC-19) 275-450GHz அதிர்வெண் வரம்பு நிலையான மற்றும் தரைவழி மொபைல் சேவைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது. டெராஹெர்ட்ஸ் வயர்லெஸ் தொடர்பு அமைப்புகள் பல ஆராய்ச்சியாளர்களின் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளதைக் காணலாம்.
டெராஹெர்ட்ஸ் மின்காந்த அலைகள் பொதுவாக 0.03-3 மிமீ அலைநீளத்துடன் 0.1-10THz (1THz=1012Hz) அதிர்வெண் பட்டையாக வரையறுக்கப்படுகின்றன. IEEE தரநிலையின்படி, டெராஹெர்ட்ஸ் அலைகள் 0.3-10THz என வரையறுக்கப்படுகின்றன. டெராஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் பட்டை மைக்ரோவேவ் மற்றும் அகச்சிவப்பு ஒளிக்கு இடையில் இருப்பதை படம் 1 காட்டுகிறது.
படம் 1 THz அதிர்வெண் அலைவரிசையின் திட்ட வரைபடம்.
டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் வளர்ச்சி
டெராஹெர்ட்ஸ் ஆராய்ச்சி 19 ஆம் நூற்றாண்டில் தொடங்கப்பட்டாலும், அந்த நேரத்தில் அது ஒரு சுயாதீனமான துறையாக ஆய்வு செய்யப்படவில்லை. டெராஹெர்ட்ஸ் கதிர்வீச்சு பற்றிய ஆராய்ச்சி முக்கியமாக தொலைதூர அகச்சிவப்பு இசைக்குழுவில் கவனம் செலுத்தியது. 20 ஆம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதி முதல் பிற்பகுதி வரை, ஆராய்ச்சியாளர்கள் டெராஹெர்ட்ஸ் இசைக்குழுவிற்கு மில்லிமீட்டர் அலை ஆராய்ச்சியை முன்னெடுத்து சிறப்பு டெராஹெர்ட்ஸ் தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சியை நடத்தத் தொடங்கினர்.
1980 களில், டெராஹெர்ட்ஸ் கதிர்வீச்சு மூலங்களின் தோற்றம் நடைமுறை அமைப்புகளில் டெராஹெர்ட்ஸ் அலைகளைப் பயன்படுத்துவதை சாத்தியமாக்கியது. 21 ஆம் நூற்றாண்டிலிருந்து, வயர்லெஸ் தகவல்தொடர்பு தொழில்நுட்பம் வேகமாக வளர்ந்துள்ளது, மேலும் தகவல்களுக்கான மக்களின் தேவை மற்றும் தகவல்தொடர்பு சாதனங்களின் அதிகரிப்பு ஆகியவை தகவல்தொடர்பு தரவு பரிமாற்ற வீதத்தில் மிகவும் கடுமையான தேவைகளை முன்வைத்துள்ளன. எனவே, எதிர்கால தகவல் தொடர்பு தொழில்நுட்பத்தின் சவால்களில் ஒன்று, ஒரு இடத்தில் வினாடிக்கு ஜிகாபிட் என்ற உயர் தரவு விகிதத்தில் செயல்படுவதாகும். தற்போதைய பொருளாதார வளர்ச்சியின் கீழ், ஸ்பெக்ட்ரம் வளங்கள் பெருகிய முறையில் பற்றாக்குறையாகிவிட்டன. இருப்பினும், தகவல் தொடர்பு திறன் மற்றும் வேகத்திற்கான மனித தேவைகள் முடிவற்றவை. ஸ்பெக்ட்ரம் நெரிசல் பிரச்சனைக்கு, பல நிறுவனங்கள் ஸ்பேஷியல் மல்டிபிளெக்சிங் மூலம் ஸ்பெக்ட்ரம் திறன் மற்றும் கணினி திறனை மேம்படுத்த பல உள்ளீடு பல வெளியீடு (MIMO) தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. 5G நெட்வொர்க்குகளின் முன்னேற்றத்துடன், ஒவ்வொரு பயனரின் தரவு இணைப்பு வேகம் Gbps ஐ விட அதிகமாகும், மேலும் அடிப்படை நிலையங்களின் தரவு போக்குவரமும் கணிசமாக அதிகரிக்கும். பாரம்பரிய மில்லிமீட்டர் அலை தொடர்பு அமைப்புகளுக்கு, மைக்ரோவேவ் இணைப்புகள் இந்த பெரிய தரவு ஸ்ட்ரீம்களைக் கையாள முடியாது. கூடுதலாக, பார்வைக் கோட்டின் செல்வாக்கு காரணமாக, அகச்சிவப்பு தகவல்தொடர்புகளின் பரிமாற்ற தூரம் குறுகியது மற்றும் அதன் தகவல் தொடர்பு சாதனங்களின் இடம் சரி செய்யப்பட்டது. எனவே, நுண்ணலைகள் மற்றும் அகச்சிவப்புக்கு இடையில் இருக்கும் THz அலைகள், அதிவேக தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளை உருவாக்கவும், THz இணைப்புகளைப் பயன்படுத்தி தரவு பரிமாற்ற வீதத்தை அதிகரிக்கவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.
டெராஹெர்ட்ஸ் அலைகள் பரந்த தகவல்தொடர்பு அலைவரிசையை வழங்க முடியும், மேலும் அதன் அலைவரிசை வரம்பு மொபைல் தகவல்தொடர்புகளை விட 1000 மடங்கு அதிகமாகும். எனவே, அதி-அதிவேக வயர்லெஸ் தொடர்பு அமைப்புகளை உருவாக்க THz ஐப் பயன்படுத்துவது உயர் தரவு விகிதங்களின் சவாலுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வாகும், இது பல ஆராய்ச்சி குழுக்கள் மற்றும் தொழில்களின் ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளது. செப்டம்பர் 2017 இல், முதல் THz வயர்லெஸ் தகவல்தொடர்பு தரநிலை IEEE 802.15.3d-2017 வெளியிடப்பட்டது, இது 252-325 GHz இன் குறைந்த THz அதிர்வெண் வரம்பில் புள்ளி-க்கு-புள்ளி தரவு பரிமாற்றத்தை வரையறுக்கிறது. இணைப்பின் மாற்று இயற்பியல் அடுக்கு (PHY) வெவ்வேறு அலைவரிசைகளில் 100 Gbps வரையிலான தரவு விகிதங்களை அடைய முடியும்.
முதல் வெற்றிகரமான THz தகவல் தொடர்பு அமைப்பு 0.12 THz 2004 இல் நிறுவப்பட்டது, மேலும் 0.3 THz இன் THz தொடர்பு அமைப்பு 2013 இல் உணரப்பட்டது. 2004 முதல் 2013 வரை ஜப்பானில் டெராஹெர்ட்ஸ் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளின் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றத்தை அட்டவணை 1 பட்டியலிடுகிறது.
அட்டவணை 1 2004 முதல் 2013 வரை ஜப்பானில் டெராஹெர்ட்ஸ் தொடர்பு அமைப்புகளின் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
2004 இல் உருவாக்கப்பட்ட தகவல்தொடர்பு அமைப்பின் ஆண்டெனா அமைப்பு 2005 இல் Nippon Telegraph மற்றும் Telephone Corporation (NTT) மூலம் விரிவாக விவரிக்கப்பட்டது. படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஆண்டெனா கட்டமைப்பு இரண்டு நிகழ்வுகளில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.
படம் 2 ஜப்பானின் NTT 120 GHz வயர்லெஸ் தகவல் தொடர்பு அமைப்பின் திட்ட வரைபடம்
கணினி ஒளிமின்னழுத்த மாற்றம் மற்றும் ஆண்டெனாவை ஒருங்கிணைக்கிறது மற்றும் இரண்டு வேலை முறைகளை ஏற்றுக்கொள்கிறது:
1. ஒரு நெருக்கமான உட்புற சூழலில், உட்புறத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பிளானர் ஆண்டெனா டிரான்ஸ்மிட்டர், படம் 2(a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒற்றை வரி கேரியர் ஃபோட்டோடியோட் (UTC-PD) சிப், ஒரு பிளானர் ஸ்லாட் ஆண்டெனா மற்றும் சிலிக்கான் லென்ஸ் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.
2. நீண்ட தூர வெளிப்புற சூழலில், பெரிய பரிமாற்ற இழப்பு மற்றும் டிடெக்டரின் குறைந்த உணர்திறன் ஆகியவற்றின் செல்வாக்கை மேம்படுத்த, டிரான்ஸ்மிட்டர் ஆண்டெனா அதிக ஆதாயத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். தற்போதுள்ள டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா 50 dBi க்கும் அதிகமான ஆதாயத்துடன் காஸியன் ஆப்டிகல் லென்ஸைப் பயன்படுத்துகிறது. தீவன கொம்பு மற்றும் மின்கடத்தா லென்ஸ் கலவை படம் 2(b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
0.12 THz தகவல்தொடர்பு அமைப்பை உருவாக்குவதுடன், NTT 2012 இல் 0.3THz தகவல்தொடர்பு அமைப்பையும் உருவாக்கியது. தொடர்ச்சியான தேர்வுமுறை மூலம், பரிமாற்ற வீதம் 100Gbps வரை அதிகமாக இருக்கும். டேபிள் 1ல் இருந்து பார்க்க முடிந்தால், டெராஹெர்ட்ஸ் தகவல்தொடர்பு வளர்ச்சிக்கு இது பெரும் பங்களிப்பை அளித்துள்ளது. இருப்பினும், தற்போதைய ஆராய்ச்சி வேலை குறைந்த இயக்க அதிர்வெண், பெரிய அளவு மற்றும் அதிக செலவு ஆகியவற்றின் குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.
தற்போது பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்கள் மில்லிமீட்டர் அலை ஆண்டெனாக்களிலிருந்து மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களில் சிறிய கண்டுபிடிப்புகள் உள்ளன. எனவே, டெராஹெர்ட்ஸ் தொடர்பு அமைப்புகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்த, டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களை மேம்படுத்துவது ஒரு முக்கியமான பணியாகும். அட்டவணை 2 ஜெர்மன் THz தகவல்தொடர்பு ஆராய்ச்சி முன்னேற்றத்தை பட்டியலிடுகிறது. படம் 3 (அ) ஃபோட்டானிக்ஸ் மற்றும் எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஆகியவற்றை இணைக்கும் பிரதிநிதியான THz வயர்லெஸ் கம்யூனிகேஷன் அமைப்பைக் காட்டுகிறது. படம் 3 (b) காற்றுச் சுரங்கப்பாதை சோதனைக் காட்சியைக் காட்டுகிறது. ஜேர்மனியின் தற்போதைய ஆராய்ச்சி சூழ்நிலையில் இருந்து ஆராயும்போது, அதன் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு குறைந்த இயக்க அதிர்வெண், அதிக செலவு மற்றும் குறைந்த செயல்திறன் போன்ற குறைபாடுகளையும் கொண்டுள்ளது.
அட்டவணை 2 ஜெர்மனியில் THz தகவல்தொடர்பு ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
படம் 3 காற்று சுரங்கப்பாதை சோதனை காட்சி
CSIRO ICT மையம் THz இன்டோர் வயர்லெஸ் கம்யூனிகேஷன் சிஸ்டம்களில் ஆராய்ச்சியைத் தொடங்கியுள்ளது. படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆண்டுக்கும் தொடர்பு அதிர்வெண்ணுக்கும் இடையே உள்ள தொடர்பை மையம் ஆய்வு செய்தது. படம் 4ல் இருந்து பார்க்க முடியும், 2020க்குள், வயர்லெஸ் தகவல்தொடர்பு பற்றிய ஆராய்ச்சி THz இசைக்குழுவை நோக்கி செல்கிறது. ரேடியோ ஸ்பெக்ட்ரம் பயன்படுத்தும் அதிகபட்ச தொடர்பு அதிர்வெண் ஒவ்வொரு இருபது வருடங்களுக்கும் பத்து மடங்கு அதிகரிக்கிறது. மையம் THz ஆண்டெனாக்களுக்கான தேவைகள் மற்றும் THz தொடர்பு அமைப்புகளுக்கான கொம்புகள் மற்றும் லென்ஸ்கள் போன்ற பாரம்பரிய ஆண்டெனாக்களுக்கான பரிந்துரைகளை பரிந்துரைத்துள்ளது. படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இரண்டு ஹார்ன் ஆண்டெனாக்கள் முறையே 0.84THz மற்றும் 1.7THz இல் வேலை செய்கின்றன, எளிமையான அமைப்பு மற்றும் நல்ல காஸியன் பீம் செயல்திறன்.
படம் 4 ஆண்டுக்கும் அதிர்வெண்ணுக்கும் இடையிலான உறவு
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
படம் 5 இரண்டு வகையான கொம்பு ஆண்டெனாக்கள்
டெராஹெர்ட்ஸ் அலைகளின் உமிழ்வு மற்றும் கண்டறிதல் குறித்து அமெரிக்கா விரிவான ஆய்வுகளை மேற்கொண்டுள்ளது. பிரபலமான டெராஹெர்ட்ஸ் ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களில் ஜெட் ப்ராபல்ஷன் ஆய்வகம் (ஜேபிஎல்), ஸ்டான்போர்ட் லீனியர் முடுக்கி மையம் (எஸ்எல்ஏசி), அமெரிக்க தேசிய ஆய்வகம் (எல்எல்என்எல்), நேஷனல் ஏரோநாட்டிக்ஸ் அண்ட் ஸ்பேஸ் அட்மினிஸ்ட்ரேஷன் (நாசா), தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை (என்எஸ்எஃப்) போன்றவை அடங்கும். டெராஹெர்ட்ஸ் பயன்பாடுகளுக்கான புதிய டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்கள் போவ்டி போன்ற வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் அதிர்வெண் பீம் ஸ்டீயரிங் ஆண்டெனாக்கள். டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் வளர்ச்சியின் படி, படம் 6 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, தற்போது டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களுக்கான மூன்று அடிப்படை வடிவமைப்பு யோசனைகளைப் பெறலாம்.
படம் 6 டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களுக்கான மூன்று அடிப்படை வடிவமைப்பு யோசனைகள்
பல நாடுகள் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களுக்கு அதிக கவனம் செலுத்தியிருந்தாலும், அது இன்னும் ஆரம்ப ஆய்வு மற்றும் வளர்ச்சி நிலையில் உள்ளது என்பதை மேலே உள்ள பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது. அதிக பரப்புதல் இழப்பு மற்றும் மூலக்கூறு உறிஞ்சுதல் காரணமாக, THz ஆண்டெனாக்கள் பொதுவாக பரிமாற்ற தூரம் மற்றும் கவரேஜ் மூலம் வரையறுக்கப்படுகின்றன. சில ஆய்வுகள் THz இசைக்குழுவில் குறைந்த இயக்க அதிர்வெண்களில் கவனம் செலுத்துகின்றன. தற்போதுள்ள டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா ஆராய்ச்சி முக்கியமாக மின்கடத்தா லென்ஸ் ஆண்டெனாக்கள் போன்றவற்றைப் பயன்படுத்தி ஆதாயத்தை மேம்படுத்துவதிலும், பொருத்தமான வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்தி தகவல்தொடர்பு செயல்திறனை மேம்படுத்துவதிலும் கவனம் செலுத்துகிறது. கூடுதலாக, டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா பேக்கேஜிங்கின் செயல்திறனை எவ்வாறு மேம்படுத்துவது என்பதும் மிகவும் அவசரமான பிரச்சினையாகும்.
பொது THz ஆண்டெனாக்கள்
பல வகையான THz ஆண்டெனாக்கள் உள்ளன: கூம்பு துவாரங்கள் கொண்ட இருமுனை ஆண்டெனாக்கள், மூலையில் பிரதிபலிப்பான் அணிகள், போவ்டி இருமுனைகள், மின்கடத்தா லென்ஸ் பிளானர் ஆண்டெனாக்கள், THz மூல கதிர்வீச்சு மூலங்களை உருவாக்குவதற்கான ஒளிக்கடத்தி ஆண்டெனாக்கள், ஹார்ன் ஆண்டெனாக்கள், THz ஆண்டெனாக்கள் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில். THz ஐ உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் ஆண்டெனாக்கள், அவை உலோக ஆண்டெனாக்கள் (முக்கியமாக ஹார்ன் ஆண்டெனாக்கள்), மின்கடத்தா ஆண்டெனாக்கள் (லென்ஸ் ஆண்டெனாக்கள்) மற்றும் புதிய பொருள் ஆண்டெனாக்கள் என தோராயமாக பிரிக்கப்படலாம். இந்த பகுதி முதலில் இந்த ஆண்டெனாக்களின் ஆரம்ப பகுப்பாய்வை அளிக்கிறது, பின்னர் அடுத்த பகுதியில், ஐந்து பொதுவான THz ஆண்டெனாக்கள் விரிவாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டு ஆழமாக பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன.
1. உலோக ஆண்டெனாக்கள்
ஹார்ன் ஆண்டெனா என்பது ஒரு பொதுவான உலோக ஆண்டெனா ஆகும், இது THz இசைக்குழுவில் வேலை செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. கிளாசிக் மில்லிமீட்டர் அலை ரிசீவரின் ஆண்டெனா ஒரு கூம்பு கொம்பு. நெளி மற்றும் இரட்டை-பயன்முறை ஆண்டெனாக்கள் சுழலும் சமச்சீர் கதிர்வீச்சு வடிவங்கள், 20 முதல் 30 dBi வரையிலான உயர் ஆதாயம் மற்றும் -30 dB இன் குறைந்த குறுக்கு-துருவமுனைப்பு நிலை மற்றும் 97% முதல் 98% வரை இணைத்தல் திறன் உட்பட பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. இரண்டு ஹார்ன் ஆண்டெனாக்களின் கிடைக்கக்கூடிய அலைவரிசைகள் முறையே 30%-40% மற்றும் 6%-8% ஆகும்.
டெராஹெர்ட்ஸ் அலைகளின் அதிர்வெண் மிக அதிகமாக இருப்பதால், ஹார்ன் ஆண்டெனாவின் அளவு மிகச் சிறியது, இது கொம்பின் செயலாக்கத்தை மிகவும் கடினமாக்குகிறது, குறிப்பாக ஆண்டெனா வரிசைகளின் வடிவமைப்பில், மேலும் செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தின் சிக்கலானது அதிக செலவுக்கு வழிவகுக்கிறது. வரையறுக்கப்பட்ட உற்பத்தி. சிக்கலான கொம்பு வடிவமைப்பின் அடிப்பகுதியை தயாரிப்பதில் உள்ள சிரமம் காரணமாக, கூம்பு அல்லது கூம்பு கொம்பு வடிவில் ஒரு எளிய கொம்பு ஆண்டெனா பொதுவாக பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது செலவு மற்றும் செயல்முறை சிக்கலைக் குறைக்கும், மேலும் ஆண்டெனாவின் கதிர்வீச்சு செயல்திறனை பராமரிக்க முடியும். நன்றாக.
மற்றொரு உலோக ஆன்டெனா ஒரு பயண அலை பிரமிட் ஆண்டெனா ஆகும், இது 1.2 மைக்ரான் மின்கடத்தா படத்தில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒரு பயண அலை ஆண்டெனாவைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு சிலிக்கான் செதில் பொறிக்கப்பட்ட நீளமான குழியில் இடைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த ஆண்டெனா ஒரு திறந்த அமைப்பாகும். Schottky டையோட்களுடன் இணக்கமானது. ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான அமைப்பு மற்றும் குறைந்த உற்பத்தித் தேவைகள் காரணமாக, இது பொதுவாக 0.6 THz க்கு மேல் அலைவரிசைகளில் பயன்படுத்தப்படலாம். இருப்பினும், ஆன்டெனாவின் பக்கவாட்டு நிலை மற்றும் குறுக்கு-துருவமுனைப்பு நிலை அதிகமாக உள்ளது, ஒருவேளை அதன் திறந்த அமைப்பு காரணமாக இருக்கலாம். எனவே, அதன் இணைப்பு திறன் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது (சுமார் 50%).
படம் 7 பயண அலை பிரமிடு ஆண்டெனா
2. மின்கடத்தா ஆண்டெனா
மின்கடத்தா ஆண்டெனா என்பது மின்கடத்தா அடி மூலக்கூறு மற்றும் ஆண்டெனா ரேடியேட்டர் ஆகியவற்றின் கலவையாகும். சரியான வடிவமைப்பின் மூலம், மின்கடத்தா ஆண்டெனா கண்டறிதலுடன் மின்மறுப்புப் பொருத்தத்தை அடைய முடியும், மேலும் எளிமையான செயல்முறை, எளிதான ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் குறைந்த விலை ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், டெராஹெர்ட்ஸ் மின்கடத்தா ஆண்டெனாக்களின் குறைந்த மின்மறுப்பு கண்டறிதல்களுடன் பொருந்தக்கூடிய பல நெரோபேண்ட் மற்றும் பிராட்பேண்ட் பக்க-தீ ஆன்டெனாக்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் வடிவமைத்துள்ளனர்: பட்டாம்பூச்சி ஆண்டெனா, இரட்டை U-வடிவ ஆண்டெனா, லாக்-பீரியடிக் ஆண்டெனா மற்றும் லாக்-பீரியாடிக் சைனூசாய்டல் ஆண்டெனா. படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. கூடுதலாக, மிகவும் சிக்கலான ஆண்டெனா வடிவவியல் மூலம் வடிவமைக்க முடியும் மரபணு வழிமுறைகள்.
படம் 8 நான்கு வகையான பிளானர் ஆண்டெனாக்கள்
இருப்பினும், மின்கடத்தா ஆண்டெனா ஒரு மின்கடத்தா அடி மூலக்கூறுடன் இணைந்திருப்பதால், அதிர்வெண் THz இசைக்குழுவை நோக்கிச் செல்லும் போது மேற்பரப்பு அலை விளைவு ஏற்படும். இந்த அபாயகரமான குறைபாடு, செயல்பாட்டின் போது ஆன்டெனா அதிக ஆற்றலை இழக்கச் செய்து, ஆண்டெனா கதிர்வீச்சுத் திறனைக் கணிசமாகக் குறைக்கும். படம் 9 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆண்டெனா கதிர்வீச்சு கோணம் வெட்டுக் கோணத்தை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, அதன் ஆற்றல் மின்கடத்தா அடி மூலக்கூறில் மட்டுப்படுத்தப்பட்டு அடி மூலக்கூறு பயன்முறையுடன் இணைக்கப்படும்.
படம் 9 ஆண்டெனா மேற்பரப்பு அலை விளைவு
அடி மூலக்கூறின் தடிமன் அதிகரிக்கும் போது, உயர்-வரிசை முறைகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது, மேலும் ஆண்டெனாவிற்கும் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையில் இணைப்பு அதிகரிக்கிறது, இதன் விளைவாக ஆற்றல் இழப்பு ஏற்படுகிறது. மேற்பரப்பு அலை விளைவை பலவீனப்படுத்த, மூன்று தேர்வுமுறை திட்டங்கள் உள்ளன:
1) மின்காந்த அலைகளின் பீம்ஃபார்மிங் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி ஆதாயத்தை அதிகரிக்க ஆண்டெனாவில் லென்ஸை ஏற்றவும்.
2) மின்காந்த அலைகளின் உயர்-வரிசை முறைகளின் தலைமுறையை அடக்க அடி மூலக்கூறின் தடிமன் குறைக்கவும்.
3) அடி மூலக்கூறு மின்கடத்தாப் பொருளை ஒரு மின்காந்த பட்டை இடைவெளியுடன் (EBG) மாற்றவும். EBG இன் இடஞ்சார்ந்த வடிகட்டுதல் பண்புகள் உயர்-வரிசை முறைகளை அடக்க முடியும்.
3. புதிய பொருள் ஆண்டெனாக்கள்
மேற்கூறிய இரண்டு ஆண்டெனாக்களுடன் கூடுதலாக, புதிய பொருட்களால் செய்யப்பட்ட டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாவும் உள்ளது. உதாரணமாக, 2006 இல், ஜின் ஹாவ் மற்றும் பலர். கார்பன் நானோகுழாய் இருமுனை ஆண்டெனாவை முன்மொழிந்தது. படம் 10 (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இருமுனையானது உலோகப் பொருட்களுக்குப் பதிலாக கார்பன் நானோகுழாய்களால் ஆனது. கார்பன் நானோகுழாய் இருமுனை ஆண்டெனாவின் அகச்சிவப்பு மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளை அவர் கவனமாக ஆய்வு செய்தார் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட-நீள கார்பன் நானோகுழாய் இருமுனை ஆண்டெனாவின் உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு, தற்போதைய விநியோகம், ஆதாயம், செயல்திறன் மற்றும் கதிர்வீச்சு முறை போன்ற பொதுவான பண்புகளைப் பற்றி விவாதித்தார். கார்பன் நானோகுழாய் இருமுனை ஆண்டெனாவின் உள்ளீடு மின்மறுப்பு மற்றும் அதிர்வெண் இடையே உள்ள தொடர்பை படம் 10 (b) காட்டுகிறது. படம் 10(b) இல் காணப்படுவது போல், உள்ளீட்டு மின்மறுப்பின் கற்பனைப் பகுதி அதிக அதிர்வெண்களில் பல பூஜ்ஜியங்களைக் கொண்டுள்ளது. ஆண்டெனா வெவ்வேறு அதிர்வெண்களில் பல அதிர்வுகளை அடைய முடியும் என்பதை இது குறிக்கிறது. வெளிப்படையாக, கார்பன் நானோகுழாய் ஆண்டெனா ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் வரம்பிற்குள் (குறைந்த THz அதிர்வெண்கள்) அதிர்வுகளை வெளிப்படுத்துகிறது, ஆனால் இந்த வரம்பிற்கு வெளியே முழுமையாக எதிரொலிக்க முடியாது.
படம் 10 (அ) கார்பன் நானோகுழாய் இருமுனை ஆண்டெனா. (ஆ) உள்ளீடு மின்மறுப்பு-அதிர்வெண் வளைவு
2012 ஆம் ஆண்டில், சமீர் எஃப். மஹ்மூத் மற்றும் அய்ட் ஆர். அல்அஜ்மி ஆகியோர் கார்பன் நானோகுழாய்களின் அடிப்படையில் ஒரு புதிய டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா கட்டமைப்பை முன்மொழிந்தனர், இது இரண்டு மின்கடத்தா அடுக்குகளில் மூடப்பட்ட கார்பன் நானோகுழாய்களின் தொகுப்பைக் கொண்டுள்ளது. உள் மின்கடத்தா அடுக்கு ஒரு மின்கடத்தா நுரை அடுக்கு, மற்றும் வெளிப்புற மின்கடத்தா அடுக்கு ஒரு மெட்டா மெட்டீரியல் அடுக்கு ஆகும். குறிப்பிட்ட அமைப்பு படம் 11 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. சோதனையின் மூலம், ஒற்றைச் சுவர் கொண்ட கார்பன் நானோகுழாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஆண்டெனாவின் கதிர்வீச்சு செயல்திறன் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது.
படம் 11 கார்பன் நானோகுழாய்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட புதிய டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா
மேலே முன்மொழியப்பட்ட புதிய பொருள் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்கள் முக்கியமாக முப்பரிமாணமாக உள்ளன. ஆண்டெனாவின் அலைவரிசையை மேம்படுத்துவதற்கும், இணக்கமான ஆண்டெனாக்களை உருவாக்குவதற்கும், பிளானர் கிராபெனின் ஆண்டெனாக்கள் பரவலான கவனத்தைப் பெற்றுள்ளன. கிராபெனின் சிறந்த டைனமிக் தொடர்ச்சியான கட்டுப்பாட்டு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் சார்பு மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் மேற்பரப்பு பிளாஸ்மாவை உருவாக்க முடியும். நேர்மறை மின்கடத்தா மாறிலி அடி மூலக்கூறுகள் (Si, SiO2 போன்றவை) மற்றும் எதிர்மறை மின்கடத்தா மாறிலி அடி மூலக்கூறுகள் (விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள், கிராபெனின் போன்றவை) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான இடைமுகத்தில் மேற்பரப்பு பிளாஸ்மா உள்ளது. விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள் மற்றும் கிராபெனின் போன்ற கடத்திகளில் அதிக எண்ணிக்கையிலான "இலவச எலக்ட்ரான்கள்" உள்ளன. இந்த இலவச எலக்ட்ரான்கள் பிளாஸ்மா என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. கடத்தியில் உள்ள உள்ளார்ந்த சாத்தியமான புலத்தின் காரணமாக, இந்த பிளாஸ்மாக்கள் ஒரு நிலையான நிலையில் உள்ளன மற்றும் வெளி உலகத்தால் தொந்தரவு செய்யப்படவில்லை. மின்காந்த அலை ஆற்றலை இந்த பிளாஸ்மாக்களுடன் இணைக்கும்போது, பிளாஸ்மாக்கள் நிலையான நிலையில் இருந்து விலகி அதிர்வுறும். மாற்றத்திற்குப் பிறகு, மின்காந்த முறை இடைமுகத்தில் ஒரு குறுக்கு காந்த அலையை உருவாக்குகிறது. ட்ரூட் மாதிரியின் உலோக மேற்பரப்பு பிளாஸ்மாவின் சிதறல் தொடர்பின் விளக்கத்தின்படி, உலோகங்கள் இயற்கையாகவே இலவச இடத்தில் மின்காந்த அலைகளுடன் இணைந்து ஆற்றலை மாற்ற முடியாது. மேற்பரப்பு பிளாஸ்மா அலைகளை உற்சாகப்படுத்த மற்ற பொருட்களைப் பயன்படுத்துவது அவசியம். உலோக-அடி மூலக்கூறு இடைமுகத்தின் இணையான திசையில் மேற்பரப்பு பிளாஸ்மா அலைகள் விரைவாக சிதைவடைகின்றன. உலோக கடத்தி மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தாக திசையில் நடத்தும் போது, ஒரு தோல் விளைவு ஏற்படுகிறது. வெளிப்படையாக, ஆன்டெனாவின் சிறிய அளவு காரணமாக, உயர் அதிர்வெண் குழுவில் ஒரு தோல் விளைவு உள்ளது, இது ஆண்டெனா செயல்திறன் கடுமையாக வீழ்ச்சியடைகிறது மற்றும் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய முடியாது. கிராபெனின் மேற்பரப்பு பிளாஸ்மோன் அதிக பிணைப்பு சக்தி மற்றும் குறைந்த இழப்பைக் கொண்டிருப்பது மட்டுமல்லாமல், தொடர்ச்சியான மின் டியூனிங்கை ஆதரிக்கிறது. கூடுதலாக, டெராஹெர்ட்ஸ் இசைக்குழுவில் கிராபெனின் சிக்கலான கடத்துத்திறன் உள்ளது. எனவே, மெதுவான அலை பரவல் டெராஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்களில் பிளாஸ்மா பயன்முறையுடன் தொடர்புடையது. இந்த குணாதிசயங்கள் டெராஹெர்ட்ஸ் இசைக்குழுவில் உள்ள உலோகப் பொருட்களை மாற்றுவதற்கான கிராபெனின் சாத்தியத்தை முழுமையாக நிரூபிக்கின்றன.
கிராபெனின் மேற்பரப்பு பிளாஸ்மோன்களின் துருவமுனைப்பு நடத்தையின் அடிப்படையில், படம் 12 புதிய வகை ஸ்ட்ரிப் ஆண்டெனாவைக் காட்டுகிறது, மேலும் கிராபெனில் உள்ள பிளாஸ்மா அலைகளின் பரவல் பண்புகளின் பேண்ட் வடிவத்தை முன்மொழிகிறது. டியூனபிள் ஆண்டெனா இசைக்குழுவின் வடிவமைப்பு புதிய பொருள் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் பரவல் பண்புகளை ஆய்வு செய்வதற்கான புதிய வழியை வழங்குகிறது.
படம் 12 புதிய துண்டு ஆண்டெனா
யூனிட் புதிய மெட்டீரியலான டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா கூறுகளை ஆராய்வதோடு, டெராஹெர்ட்ஸ் மல்டி-இன்புட் மல்டி-அவுட்புட் ஆன்டெனா தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளை உருவாக்க கிராபென் நானோபேட்ச் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களையும் வரிசைகளாக வடிவமைக்க முடியும். ஆண்டெனா அமைப்பு படம் 13 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. கிராபெனின் நானோபேட்ச் ஆண்டெனாக்களின் தனித்துவமான பண்புகளின் அடிப்படையில், ஆண்டெனா கூறுகள் மைக்ரான் அளவிலான பரிமாணங்களைக் கொண்டுள்ளன. வேதியியல் நீராவி படிவு ஒரு மெல்லிய நிக்கல் அடுக்கில் வெவ்வேறு கிராபெனின் படங்களை நேரடியாக ஒருங்கிணைத்து அவற்றை எந்த அடி மூலக்கூறுக்கும் மாற்றுகிறது. பொருத்தமான எண்ணிக்கையிலான கூறுகளைத் தேர்ந்தெடுத்து, மின்னியல் சார்பு மின்னழுத்தத்தை மாற்றுவதன் மூலம், கதிர்வீச்சு திசையை திறம்பட மாற்றலாம், இதனால் கணினியை மறுகட்டமைக்க முடியும்.
படம் 13 கிராபீன் நானோபேட்ச் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனா வரிசை
புதிய பொருட்களின் ஆராய்ச்சி ஒப்பீட்டளவில் புதிய திசையாகும். பொருட்களின் கண்டுபிடிப்பு பாரம்பரிய ஆண்டெனாக்களின் வரம்புகளை உடைத்து, மறுசீரமைக்கக்கூடிய மெட்டா மெட்டீரியல்கள், இரு பரிமாண (2டி) பொருட்கள் போன்ற பல்வேறு புதிய ஆண்டெனாக்களை உருவாக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த வகை ஆண்டெனா முக்கியமாக புதிய கண்டுபிடிப்புகளை சார்ந்துள்ளது. பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறை தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றம். எப்படியிருந்தாலும், டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் வளர்ச்சிக்கு புதுமையான பொருட்கள், துல்லியமான செயலாக்க தொழில்நுட்பம் மற்றும் டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் அதிக ஆதாயம், குறைந்த விலை மற்றும் பரந்த அலைவரிசைத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய புதுமையான வடிவமைப்பு கட்டமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.
பின்வருபவை மூன்று வகையான டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் அடிப்படைக் கொள்கைகளை அறிமுகப்படுத்துகின்றன: உலோக ஆண்டெனாக்கள், மின்கடத்தா ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் புதிய பொருள் ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் அவற்றின் வேறுபாடுகள் மற்றும் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் ஆகியவற்றை பகுப்பாய்வு செய்கிறது.
1. உலோக ஆண்டெனா: வடிவவியல் எளிமையானது, செயலாக்க எளிதானது, ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த விலை மற்றும் அடி மூலக்கூறு பொருட்களுக்கான குறைந்த தேவைகள். இருப்பினும், உலோக ஆண்டெனாக்கள் ஆண்டெனாவின் நிலையை சரிசெய்ய இயந்திர முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது பிழைகள் ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது. சரிசெய்தல் சரியாக இல்லாவிட்டால், ஆண்டெனாவின் செயல்திறன் வெகுவாகக் குறைக்கப்படும். உலோக ஆண்டெனா அளவு சிறியதாக இருந்தாலும், பிளானர் சர்க்யூட் மூலம் அசெம்பிள் செய்வது கடினம்.
2. மின்கடத்தா ஆண்டெனா: மின்கடத்தா ஆண்டெனா குறைந்த உள்ளீட்டு மின்மறுப்பைக் கொண்டுள்ளது, குறைந்த மின்மறுப்பு கண்டறிதலுடன் பொருத்த எளிதானது, மேலும் பிளானர் சர்க்யூட்டுடன் இணைப்பது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது. மின்கடத்தா ஆண்டெனாக்களின் வடிவியல் வடிவங்களில் பட்டாம்பூச்சி வடிவம், இரட்டை U வடிவம், வழக்கமான மடக்கை வடிவம் மற்றும் மடக்கைக் கால சைன் வடிவம் ஆகியவை அடங்கும். இருப்பினும், மின்கடத்தா ஆண்டெனாக்களும் ஒரு அபாயகரமான குறைபாட்டைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது தடிமனான அடி மூலக்கூறால் ஏற்படும் மேற்பரப்பு அலை விளைவு. லென்ஸை ஏற்றி மின்கடத்தா அடி மூலக்கூறை ஈபிஜி கட்டமைப்புடன் மாற்றுவதே தீர்வு. இரண்டு தீர்வுகளுக்கும் புதுமை மற்றும் செயல்முறை தொழில்நுட்பம் மற்றும் பொருட்களின் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றம் தேவைப்படுகிறது, ஆனால் அவற்றின் சிறந்த செயல்திறன் (சர்வ திசை மற்றும் மேற்பரப்பு அலை ஒடுக்கம் போன்றவை) டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்களின் ஆராய்ச்சிக்கு புதிய யோசனைகளை வழங்க முடியும்.
3. புதிய பொருள் ஆண்டெனாக்கள்: தற்போது கார்பன் நானோகுழாய்களால் ஆன புதிய இருமுனை ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் மெட்டா மெட்டீரியல்களால் ஆன புதிய ஆண்டெனா கட்டமைப்புகள் தோன்றியுள்ளன. புதிய பொருட்கள் புதிய செயல்திறன் முன்னேற்றங்களைக் கொண்டு வரலாம், ஆனால் பொருள் அறிவியலின் கண்டுபிடிப்புதான் முன்மாதிரி. தற்போது, புதிய மெட்டீரியல் ஆண்டெனாக்கள் பற்றிய ஆராய்ச்சி இன்னும் ஆய்வு நிலையில் உள்ளது, மேலும் பல முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள் போதுமான அளவு முதிர்ச்சியடையவில்லை.
சுருக்கமாக, பல்வேறு வகையான டெராஹெர்ட்ஸ் ஆண்டெனாக்கள் வடிவமைப்பு தேவைகளுக்கு ஏற்ப தேர்ந்தெடுக்கப்படலாம்:
1) எளிமையான வடிவமைப்பு மற்றும் குறைந்த உற்பத்தி செலவு தேவைப்பட்டால், உலோக ஆண்டெனாக்களை தேர்ந்தெடுக்கலாம்.
2) அதிக ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் குறைந்த உள்ளீடு மின்மறுப்பு தேவைப்பட்டால், மின்கடத்தா ஆண்டெனாக்களைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.
3) செயல்திறனில் திருப்புமுனை தேவைப்பட்டால், புதிய பொருள் ஆண்டெனாக்களைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.
மேலே உள்ள வடிவமைப்புகள் குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்கு ஏற்ப சரிசெய்யப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, இரண்டு வகையான ஆண்டெனாக்கள் அதிக நன்மைகளைப் பெற இணைக்கப்படலாம், ஆனால் சட்டசபை முறை மற்றும் வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பம் மிகவும் கடுமையான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.
ஆண்டெனாக்கள் பற்றி மேலும் அறிய, செல்க:
இடுகை நேரம்: ஆகஸ்ட்-02-2024
