Сымсыз құрылғылардың танымалдылығының артуымен деректер қызметтері жаңа қарқынды даму кезеңіне аяқ басты, ол деректер қызметтерінің күрт өсуі деп те аталады. Қазіргі уақытта көптеген қолданбалар компьютерлерден нақты уақыт режимінде тасымалдауға және пайдалануға оңай ұялы телефондар сияқты сымсыз құрылғыларға біртіндеп көшуде, бірақ бұл жағдай деректер трафигінің тез өсуіне және өткізу қабілеттілігі ресурстарының тапшылығына әкелді. Статистикаға сәйкес, нарықтағы деректер жылдамдығы алдағы 10-15 жылда Гбит/с немесе тіпті Тбит/с жетуі мүмкін. Қазіргі уақытта THz байланысы Гбит/с деректер жылдамдығына жетті, ал Тбит/с деректер жылдамдығы әлі дамудың алғашқы сатысында. Тиісті мақалада THz диапазонына негізделген Гбит/с деректер жылдамдығындағы соңғы жетістіктер келтірілген және Тбит/с поляризациялық мультиплекстеу арқылы алынуы мүмкін деп болжанады. Сондықтан, деректерді беру жылдамдығын арттыру үшін микротолқындар мен инфрақызыл жарық арасындағы «бос аймақта» орналасқан жаңа жиілік диапазонын, яғни терагерц диапазонын әзірлеу мүмкін шешім болып табылады. 2019 жылы өткен ХЭО Дүниежүзілік радиобайланыс конференциясында (ДРК-19) 275-450 ГГц жиілік диапазоны тіркелген және жердегі жылжымалы қызметтер үшін пайдаланылды. Терагерцтік сымсыз байланыс жүйелері көптеген зерттеушілердің назарын аударғанын көруге болады.
Терагерц электромагниттік толқындар, әдетте, толқын ұзындығы 0,03-3 мм болатын 0,1-10 ТГц (1 ТГц=1012 Гц) жиілік диапазоны ретінде анықталады. IEEE стандартына сәйкес, терагерц толқындары 0,3-10 ТГц ретінде анықталады. 1-суретте терагерц жиілік диапазоны микротолқындар мен инфрақызыл жарық арасында екені көрсетілген.
1-сурет. THz жиілік диапазонының схемалық диаграммасы.
Терагерц антенналарын әзірлеу
Терагерцтік зерттеулер 19 ғасырда басталғанымен, ол сол кезде дербес сала ретінде зерттелмеді. Терагерцтік сәулеленуді зерттеу негізінен алыс инфрақызыл диапазонға бағытталды. Зерттеушілер миллиметрлік толқындық зерттеулерді терагерцтік диапазонға дейін кеңейтіп, терагерцтік технология бойынша мамандандырылған зерттеулер жүргізе бастаған жоқ.
1980 жылдары терагерц сәулелену көздерінің пайда болуы терагерц толқындарын практикалық жүйелерде қолдануды мүмкін етті. 21 ғасырдан бастап сымсыз байланыс технологиясы тез дамыды, ал адамдардың ақпаратқа деген сұранысы және байланыс жабдықтарының көбеюі байланыс деректерін беру жылдамдығына қатаң талаптар қойды. Сондықтан, болашақ байланыс технологиясының міндеттерінің бірі - бір жерде секундына гигабиттердің жоғары деректер жылдамдығымен жұмыс істеу. Қазіргі экономикалық даму жағдайында спектр ресурстары барған сайын азайып келеді. Дегенмен, байланыс сыйымдылығы мен жылдамдығына деген адамдардың талаптары шексіз. Спектрдің тығыздығы мәселесі үшін көптеген компаниялар кеңістіктік мультиплекстеу арқылы спектр тиімділігі мен жүйенің сыйымдылығын жақсарту үшін көп кірісті көп шығысты (MIMO) технологиясын пайдаланады. 5G желілерінің дамуымен әрбір пайдаланушының деректерге қосылу жылдамдығы Гбит/с-тан асады, ал базалық станциялардың деректер трафигі де айтарлықтай артады. Дәстүрлі миллиметрлік толқынды байланыс жүйелері үшін микротолқынды байланыстар бұл үлкен деректер ағындарын өңдей алмайды. Сонымен қатар, көру сызығының әсерінен инфрақызыл байланыстың тарату қашықтығы қысқа және оның байланыс жабдығының орналасуы бекітілген. Сондықтан, микротолқындар мен инфрақызыл арасында орналасқан THz толқындарын жоғары жылдамдықты байланыс жүйелерін құру және THz байланыстарын пайдалану арқылы деректерді беру жылдамдығын арттыру үшін пайдалануға болады.
Терагерц толқындары кеңірек байланыс өткізу қабілеттілігін қамтамасыз ете алады, ал оның жиілік диапазоны ұялы байланыстың жиілік диапазонынан шамамен 1000 есе жоғары. Сондықтан, ультра жоғары жылдамдықты сымсыз байланыс жүйелерін құру үшін THz пайдалану көптеген зерттеу топтары мен салалардың қызығушылығын тудырған жоғары деректер жылдамдығы мәселесіне перспективалы шешім болып табылады. 2017 жылдың қыркүйегінде 252-325 ГГц төменгі THz жиілік диапазонында нүктеден нүктеге деректер алмасуды анықтайтын алғашқы THz сымсыз байланыс стандарты IEEE 802.15.3d-2017 шығарылды. Байланыстың баламалы физикалық қабаты (PHY) әртүрлі өткізу қабілеттіліктерінде 100 Гбит/с дейінгі деректер жылдамдығына қол жеткізе алады.
0,12 ТГц жиіліктегі алғашқы сәтті THz байланыс жүйесі 2004 жылы құрылды, ал 0,3 ТГц жиіліктегі THz байланыс жүйесі 2013 жылы іске асырылды. 1-кестеде 2004 жылдан 2013 жылға дейін Жапониядағы терагерцтік байланыс жүйелерін зерттеудегі жетістіктер көрсетілген.
1-кесте. 2004 жылдан 2013 жылға дейін Жапониядағы терагерцтік байланыс жүйелерін зерттеудің прогресі.
2004 жылы жасалған байланыс жүйесінің антенна құрылымын Nippon Telegraph and Phone Corporation (NTT) 2005 жылы егжей-тегжейлі сипаттады. Антенна конфигурациясы 2-суретте көрсетілгендей екі жағдайда енгізілді.
2-сурет. Жапонияның NTT 120 ГГц сымсыз байланыс жүйесінің схемалық диаграммасы
Жүйе фотоэлектрлік түрлендіру мен антеннаны біріктіреді және екі жұмыс режимін қабылдайды:
1. Жақын қашықтықтағы жабық ортада, жабық ортада қолданылатын жазық антенна таратқышы 2(a) суретте көрсетілгендей, бір жолды тасымалдаушы фотодиод (UTC-PD) чипінен, жазық ұялы антеннадан және кремний линзасынан тұрады.
2. Ұзақ қашықтықтағы ашық ауада, үлкен беріліс шығыны мен детектордың төмен сезімталдығының әсерін жақсарту үшін таратқыш антеннаның күшейту коэффициенті жоғары болуы керек. Қолданыстағы терагерц антеннасы 50 дБи-ден астам күшейту коэффициенті бар Гаусс оптикалық линзасын пайдаланады. Беруші мүйіз және диэлектрлік линзаның үйлесімі 2(b) суретте көрсетілген.
NTT компаниясы 0,12 ТГц байланыс жүйесін әзірлеумен қатар, 2012 жылы 0,3 ТГц байланыс жүйесін де әзірледі. Үздіксіз оңтайландыру арқылы беру жылдамдығы 100 Гбит/с дейін жетуі мүмкін. 1-кестеден көріп отырғанымыздай, ол терагерцтік байланыстың дамуына үлкен үлес қосты. Дегенмен, қазіргі зерттеу жұмысының төмен жұмыс жиілігі, үлкен өлшемі және жоғары құны сияқты кемшіліктері бар.
Қазіргі уақытта қолданылатын терагерц антенналарының көпшілігі миллиметрлік толқын антенналарынан модификацияланған, және терагерц антенналарында инновациялар аз. Сондықтан, терагерц байланыс жүйелерінің өнімділігін жақсарту үшін терагерц антенналарын оңтайландыру маңызды міндет болып табылады. 2-кестеде неміс THz байланысының зерттеу жетістіктері келтірілген. 3-суретте (а) фотоника мен электрониканы біріктіретін типтік THz сымсыз байланыс жүйесі көрсетілген. 3-суретте (b) аэродинамикалық туннельді сынақтан өткізу көрінісі көрсетілген. Германиядағы қазіргі зерттеу жағдайына қарағанда, оның зерттеулері мен әзірлемелерінің төмен жұмыс жиілігі, жоғары құны және төмен тиімділігі сияқты кемшіліктері де бар.
2-кесте Германиядағы THz байланысын зерттеудің прогресі
3-сурет. Аэротонельді сынақ орны
CSIRO АКТ орталығы сонымен қатар THz үй ішіндегі сымсыз байланыс жүйелері бойынша зерттеулер бастады. Орталық 4-суретте көрсетілгендей, жыл мен байланыс жиілігі арасындағы байланысты зерттеді. 4-суреттен көрініп тұрғандай, 2020 жылға қарай сымсыз байланыс бойынша зерттеулер THz диапазонына бағытталған. Радиоспектрді пайдаланатын максималды байланыс жиілігі әр жиырма жыл сайын шамамен он есе артады. Орталық THz антенналарына қойылатын талаптар бойынша ұсыныстар жасап, THz байланыс жүйелеріне арналған мүйіздер мен линзалар сияқты дәстүрлі антенналарды ұсынды. 5-суретте көрсетілгендей, екі мүйізді антенна сәйкесінше 0,84THz және 1,7THz жиілікте жұмыс істейді, қарапайым құрылыммен және жақсы Гаусс сәулесінің өнімділігімен ерекшеленеді.
4-сурет. Жыл мен жиілік арасындағы байланыс
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
5-сурет. Мүйізді антенналардың екі түрі
Америка Құрама Штаттары терагерц толқындарының шығарылуы және анықталуы бойынша кең ауқымды зерттеулер жүргізді. Терагерцті зерттеудің танымал зертханаларына Реактивті қозғалыс зертханасы (JPL), Стэнфорд сызықтық үдеткіш орталығы (SLAC), АҚШ ұлттық зертханасы (LLNL), Ұлттық аэронавтика және ғарыш басқармасы (NASA), Ұлттық ғылым қоры (NSF) және т.б. кіреді. Терагерцті қолдануға арналған жаңа терагерц антенналары, мысалы, галстук тәрізді антенналар және жиілік сәулесін басқару антенналары жасалды. Терагерц антенналарының дамуына сәйкес, қазіргі уақытта 6-суретте көрсетілгендей, терагерц антенналары үшін үш негізгі жобалау идеясын алуға болады.
6-сурет Терагерц антенналарына арналған үш негізгі жобалау идеясы
Жоғарыда келтірілген талдау көптеген елдер терагерцтік антенналарға үлкен көңіл бөлгенімен, ол әлі де бастапқы зерттеу және әзірлеу кезеңінде екенін көрсетеді. Таралу шығыны мен молекулалық сіңірудің жоғары болуына байланысты THz антенналары әдетте тарату қашықтығы мен қамтуымен шектеледі. Кейбір зерттеулер THz диапазонындағы төмен жұмыс жиіліктеріне бағытталған. Терагерцтік антеннаның қолданыстағы зерттеулері негізінен диэлектрлік линза антенналарын және т.б. пайдалану арқылы күшейтуді жақсартуға және тиісті алгоритмдерді қолдану арқылы байланыс тиімділігін арттыруға бағытталған. Сонымен қатар, терагерцтік антеннаның қаптамасының тиімділігін қалай арттыруға болатыны да өте өзекті мәселе болып табылады.
Жалпы THz антенналары
THz антенналарының көптеген түрлері бар: конус тәрізді қуыстары бар дипольді антенналар, бұрыштық шағылыстырғыш массивтер, галстук дипольдері, диэлектрлік линзалы жазық антенналар, THz көзінің сәулелену көздерін генерациялауға арналған фотоөткізгіш антенналар, мүйізді антенналар, графен материалдарына негізделген THz антенналары және т.б. THz антенналарын жасау үшін қолданылатын материалдарға сәйкес, оларды шамамен металл антенналар (негізінен мүйізді антенналар), диэлектрлік антенналар (линзалы антенналар) және жаңа материалды антенналар деп бөлуге болады. Бұл бөлімде алдымен осы антенналардың алдын ала талдауы берілген, содан кейін келесі бөлімде бес типтік THz антеннасы егжей-тегжейлі енгізіліп, терең талданады.
1. Металл антенналар
Сигнал антеннасы - THz диапазонында жұмыс істеуге арналған типтік металл антенна. Классикалық миллиметрлік толқын қабылдағышының антеннасы - конустық симметриялы. Гофрленген және қос режимді антенналардың көптеген артықшылықтары бар, соның ішінде айналмалы симметриялы сәулелену үлгілері, 20-дан 30 дБ-ге дейінгі жоғары күшейту және -30 дБ төмен көлденең поляризация деңгейі және 97%-дан 98%-ға дейінгі байланыс тиімділігі. Екі симметриялық антеннаның қолжетімді өткізу қабілеттілігі сәйкесінше 30%-40% және 6%-8% құрайды.
Терагерц толқындарының жиілігі өте жоғары болғандықтан, мүйізді антеннаның өлшемі өте кішкентай, бұл мүйізді өңдеуді, әсіресе антенна массивтерін жобалауда өте қиын етеді, ал өңдеу технологиясының күрделілігі шамадан тыс шығындарға және өндірістің шектеулі болуына әкеледі. Күрделі мүйізді дизайнның төменгі бөлігін өндірудегі қиындықтарға байланысты әдетте конус тәрізді немесе конус тәрізді мүйіз түріндегі қарапайым мүйізді антенна қолданылады, бұл шығындар мен процестің күрделілігін төмендетуге мүмкіндік береді, ал антеннаның сәулелену өнімділігін жақсы сақтауға болады.
Тағы бір металл антенна - 7-суретте көрсетілгендей, кремний пластинасына ойылған бойлық қуыста ілінген 1,2 микрон диэлектрлік пленкаға біріктірілген қозғалмалы толқын антеннасынан тұратын қозғалмалы толқын пирамидасы антеннасы. Бұл антенна Шоттки диодтарымен үйлесімді ашық құрылым болып табылады. Құрылымы салыстырмалы түрде қарапайым және өндірістік талаптары төмен болғандықтан, оны әдетте 0,6 ТГц-тен жоғары жиілік диапазондарында қолдануға болады. Дегенмен, антеннаның бүйірлік деңгейі мен көлденең поляризация деңгейі жоғары, бұл оның ашық құрылымына байланысты болуы мүмкін. Сондықтан оның байланыс тиімділігі салыстырмалы түрде төмен (шамамен 50%).
7-сурет. Қозғалмалы толқын пирамидалық антеннасы
2. Диэлектрлік антенна
Диэлектрлік антенна - диэлектрлік негіз бен антенна радиаторының тіркесімі. Дұрыс жобалау арқылы диэлектрлік антенна детектормен импеданс сәйкестігіне қол жеткізе алады және қарапайым процесс, оңай интеграция және төмен баға сияқты артықшылықтарға ие. Соңғы жылдары зерттеушілер терагерц диэлектрлік антенналарының төмен импеданс детекторларына сәйкес келетін бірнеше тар жолақты және кең жолақты бүйірлік антенналарды жасады: көбелек антеннасы, қос U-тәрізді антенна, логарифмдік-периодты антенна және логарифмдік-периодты синусоидалы антенна, 8-суретте көрсетілгендей. Сонымен қатар, генетикалық алгоритмдер арқылы күрделі антенна геометрияларын жобалауға болады.
8-сурет. Жазық антенналардың төрт түрі
Дегенмен, диэлектрлік антенна диэлектрлік субстратпен біріктірілгендіктен, жиілік THz диапазонына бейім болған кезде беттік толқын әсері пайда болады. Бұл өлімге әкелетін кемшілік антеннаның жұмыс кезінде көп энергия жоғалтуына және антеннаның сәулелену тиімділігінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі. 9-суретте көрсетілгендей, антеннаның сәулелену бұрышы кесу бұрышынан үлкен болған кезде, оның энергиясы диэлектрлік субстратта шектеледі және субстрат режимімен байланысады.
9-сурет Антенна бетінің толқындық әсері
Субстраттың қалыңдығы артқан сайын жоғары ретті режимдер саны артады, ал антенна мен субстрат арасындағы байланыс артады, бұл энергия шығынына әкеледі. Беттік толқын әсерін әлсірету үшін үш оңтайландыру схемасы бар:
1) Электромагниттік толқындардың сәуле түзу сипаттамаларын пайдаланып, күшейтуді арттыру үшін антеннаға линзаны салыңыз.
2) Электромагниттік толқындардың жоғары ретті режимдерінің генерациясын басу үшін негіздің қалыңдығын азайтыңыз.
3) Субстрат диэлектрлік материалын электромагниттік жолақ саңылауы (ЭБЖ)-мен ауыстырыңыз. ЭБЖ кеңістіктік сүзгілеу сипаттамалары жоғары ретті режимдерді басуы мүмкін.
3. Жаңа материалдық антенналар
Жоғарыда аталған екі антеннадан басқа, жаңа материалдардан жасалған терагерц антеннасы да бар. Мысалы, 2006 жылы Цзинь Хао және т.б. көміртекті нанотүтікше дипольді антеннаны ұсынды. 10 (а) суретте көрсетілгендей, диполь металл материалдардың орнына көміртекті нанотүтікшелерден жасалған. Ол көміртекті нанотүтікше дипольді антеннасының инфрақызыл және оптикалық қасиеттерін мұқият зерттеп, кіріс кедергісі, ток таралуы, күшейту, тиімділік және сәулелену үлгісі сияқты ақырлы ұзындықтағы көміртекті нанотүтікше дипольді антеннасының жалпы сипаттамаларын талқылады. 10 (b) суретте көміртекті нанотүтікше дипольді антеннасының кіріс кедергісі мен жиілігі арасындағы байланыс көрсетілген. 10 (b) суретте көрініп тұрғандай, кіріс кедергісінің жорамал бөлігі жоғары жиіліктерде бірнеше нөлге ие. Бұл антеннаның әртүрлі жиіліктерде бірнеше резонансқа қол жеткізе алатынын көрсетеді. Әрине, көміртекті нанотүтікше антеннасы белгілі бір жиілік диапазонында (төменгі THz жиіліктері) резонанс көрсетеді, бірақ бұл диапазоннан тыс жерде мүлдем резонанс жасай алмайды.
10-сурет (а) Көміртекті нанотүтікше дипольді антенна. (b) Кіріс импеданс-жиілік қисығы
2012 жылы Самир Ф. Махмуд пен Айед Р. Әл-Аджми көміртекті нанотүтікшелерге негізделген жаңа терагерцті антенна құрылымын ұсынды, ол екі диэлектрлік қабатқа оралған көміртекті нанотүтікшелер шоғырынан тұрады. Ішкі диэлектрлік қабат - диэлектрлік көбік қабаты, ал сыртқы диэлектрлік қабат - метаматериалдық қабат. Нақты құрылым 11-суретте көрсетілген. Сынақ арқылы антеннаның сәулелену өнімділігі бір қабырғалы көміртекті нанотүтікшелермен салыстырғанда жақсартылды.
11-сурет Көміртекті нанотүтікшелерге негізделген жаңа терагерцті антенна
Жоғарыда ұсынылған жаңа материалдық терагерц антенналары негізінен үш өлшемді. Антеннаның өткізу қабілеттілігін жақсарту және конформды антенналар жасау үшін жазық графен антенналары кеңінен назар аударды. Графеннің динамикалық үздіксіз басқару сипаттамалары өте жақсы және ығысу кернеуін реттеу арқылы беттік плазманы жасай алады. Беттік плазма оң диэлектрлік тұрақты субстраттар (мысалы, Si, SiO2 және т.б.) мен теріс диэлектрлік тұрақты субстраттар (мысалы, бағалы металдар, графен және т.б.) арасындағы шекарада болады. Бағалы металдар мен графен сияқты өткізгіштерде көптеген «бос электрондар» бар. Бұл бос электрондар плазма деп те аталады. Өткізгіштегі ішкі потенциал өрісіне байланысты бұл плазмалар тұрақты күйде болады және сыртқы әлеммен мазасызданбайды. Түскен электромагниттік толқын энергиясы осы плазмалармен байланысқан кезде, плазмалар тұрақты күйден ауытқып, дірілдейді. Түрлендіруден кейін электромагниттік режим шекарада көлденең магниттік толқын түзеді. Дрю моделімен металл беттік плазмасының дисперсия қатынасының сипаттамасына сәйкес, металдар бос кеңістікте электромагниттік толқындармен табиғи түрде байланысып, энергияны түрлендіре алмайды. Беттік плазма толқындарын қоздыру үшін басқа материалдарды пайдалану қажет. Беттік плазма толқындары металл-субстрат интерфейсінің параллель бағытында тез ыдырайды. Металл өткізгіш бетке перпендикуляр бағытта өткізгенде, тері эффектісі пайда болады. Әрине, антеннаның кішкентай өлшеміне байланысты жоғары жиілікті диапазонда тері эффектісі пайда болады, бұл антеннаның өнімділігінің күрт төмендеуіне әкеледі және терагерц антенналарының талаптарын қанағаттандыра алмайды. Графеннің беттік плазмоны жоғары байланыстырушы күшке және төмен шығынға ие ғана емес, сонымен қатар үздіксіз электрлік реттеуді қолдайды. Сонымен қатар, графен терагерц диапазонында күрделі өткізгіштікке ие. Сондықтан, баяу толқындардың таралуы терагерц жиіліктеріндегі плазмалық режиммен байланысты. Бұл сипаттамалар графеннің терагерц диапазонындағы металл материалдарды ауыстыру мүмкіндігін толық көрсетеді.
Графен бетіндегі плазмондардың поляризациялық мінез-құлқына негізделген 12-суретте жолақты антеннаның жаңа түрі көрсетілген және графендегі плазмалық толқындардың таралу сипаттамаларының жолақ пішіні ұсынылған. Реттелетін антенна жолақтарының дизайны жаңа материалдық терагерц антенналарының таралу сипаттамаларын зерттеудің жаңа тәсілін ұсынады.
12-сурет Жаңа жолақты антенна
Жаңа материалдық терагерц антенна элементтерін зерттеумен қатар, графен нанопатч терагерц антенналарын терагерц көп кірісті көп шығысты антенна байланыс жүйелерін құру үшін массивтер ретінде де жобалауға болады. Антенна құрылымы 13-суретте көрсетілген. Графен нанопатч антенналарының бірегей қасиеттеріне сүйене отырып, антенна элементтерінің өлшемдері микрондық масштабта болады. Химиялық бу тұндыру жұқа никель қабатында әртүрлі графен кескіндерін тікелей синтездейді және оларды кез келген негізге береді. Тиісті компоненттер санын таңдау және электростатикалық ығысу кернеуін өзгерту арқылы сәулелену бағытын тиімді түрде өзгертуге болады, бұл жүйені қайта конфигурациялауға мүмкіндік береді.
13-сурет Графен нанопатч терагерц антенна массиві
Жаңа материалдарды зерттеу салыстырмалы түрде жаңа бағыт болып табылады. Материалдарды инновациялау дәстүрлі антенналардың шектеулерін бұзып, қайта конфигурацияланатын метаматериалдар, екі өлшемді (2D) материалдар және т.б. сияқты әртүрлі жаңа антенналарды әзірлейді деп күтілуде. Дегенмен, антеннаның бұл түрі негізінен жаңа материалдардың инновациясына және технологиялық процестің дамуына байланысты. Қалай болғанда да, терагерц антенналарын әзірлеу терагерц антенналарының жоғары күшейту, төмен құны және кең өткізу қабілеттілігі талаптарын қанағаттандыру үшін инновациялық материалдарды, дәл өңдеу технологиясын және жаңа дизайн құрылымдарын қажет етеді.
Төменде терагерц антенналарының үш түрінің негізгі принциптері таныстырылады: металл антенналар, диэлектрлік антенналар және жаңа материалдық антенналар, сондай-ақ олардың айырмашылықтары, артықшылықтары мен кемшіліктері талданады.
1. Металл антенна: Геометриясы қарапайым, өңдеуге оңай, салыстырмалы түрде арзан және негіз материалдарына қойылатын талаптар төмен. Дегенмен, металл антенналар антеннаның орнын реттеу үшін қателіктерге бейім механикалық әдісті пайдаланады. Егер реттеу дұрыс болмаса, антеннаның өнімділігі айтарлықтай төмендейді. Металл антеннаның өлшемі кішкентай болғанымен, оны жазық тізбекпен жинау қиын.
2. Диэлектрлік антенна: Диэлектрлік антеннаның кіріс кедергісі төмен, оны төмен кедергілі детектормен сәйкестендіру оңай және жазық тізбекке қосу салыстырмалы түрде оңай. Диэлектрлік антенналардың геометриялық пішіндеріне көбелек пішіні, қос U пішіні, дәстүрлі логарифмдік пішін және логарифмдік периодты синус пішіні жатады. Дегенмен, диэлектрлік антенналардың да маңызды кемшілігі бар, атап айтқанда қалың негіз тудыратын беттік толқын әсері. Шешім - линзаны жүктеу және диэлектрлік негізді EBG құрылымымен ауыстыру. Екі шешім де технологиялық технология мен материалдарды инновациялауды және үздіксіз жетілдіруді талап етеді, бірақ олардың тамаша өнімділігі (мысалы, көп бағыттылық және беттік толқындарды басу) терагерц антенналарын зерттеу үшін жаңа идеялар бере алады.
3. Жаңа материалдық антенналар: Қазіргі уақытта көміртекті нанотүтікшелерден жасалған жаңа дипольдік антенналар және метаматериалдардан жасалған жаңа антенна құрылымдары пайда болды. Жаңа материалдар өнімділікте жаңа жетістіктерге әкелуі мүмкін, бірақ алғышарт - материалтанудағы инновация. Қазіргі уақытта жаңа материалдық антенналарды зерттеу әлі де зерттеу сатысында және көптеген негізгі технологиялар жеткілікті түрде жетілмеген.
Қорытындылай келе, жобалау талаптарына сәйкес терагерц антенналарының әртүрлі түрлерін таңдауға болады:
1) Егер қарапайым дизайн және төмен өндіріс құны қажет болса, металл антенналарды таңдауға болады.
2) Егер жоғары интеграция және төмен кіріс кедергісі қажет болса, диэлектрлік антенналарды таңдауға болады.
3) Егер өнімділікте серпіліс қажет болса, жаңа материалдық антенналарды таңдауға болады.
Жоғарыда аталған конструкцияларды нақты талаптарға сәйкес реттеуге болады. Мысалы, көбірек артықшылықтар алу үшін екі түрлі антеннаны біріктіруге болады, бірақ құрастыру әдісі мен жобалау технологиясы қатаң талаптарға сай болуы керек.
Антенналар туралы көбірек білу үшін мына сайтқа кіріңіз:
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 2 тамыз
