מיט די ינקריסינג פּאָפּולאַריטעט פון וויירליס דעוויסעס, דאַטן באַדינונגס זענען אריין אין אַ נייַע צייט פון גיך אַנטוויקלונג, אויך באקאנט ווי די יקספּלאָוסיוו וווּקס פון דאַטן באַדינונגס. דערווייַל, אַ גרויס נומער פון אַפּלאַקיישאַנז זענען ביסלעכווייַז מייגרייטינג פון קאָמפּיוטערס צו וויירליס דעוויסעס אַזאַ ווי רירעוודיק פאָנעס וואָס זענען גרינג צו פירן און אַרבעטן אין פאַקטיש צייט, אָבער די סיטואַציע האט אויך געפֿירט צו אַ גיך פאַרגרעסערן אין דאַטן פאַרקער און אַ דוחק פון באַנדווידט רעסורסן. . לויט סטאַטיסטיק, די דאַטן קורס אויף די מאַרק קען דערגרייכן גבפּס אָדער אפילו טבפּס אין די ווייַטער 10-15 יאָר. דערווייַל, THz קאָמוניקאַציע האט ריטשט אַ גבפּס דאַטן קורס, בשעת די טבפּס דאַטן קורס איז נאָך אין די פרי סטאַגעס פון אַנטוויקלונג. א פֿאַרבונדענע צייטונג ליסטעד די לעצטע פּראָגרעס אין גבפּס דאַטן רייץ באזירט אויף די THz באַנד און פּרידיקס אַז טבפּס קענען זיין באקומען דורך פּאָולעראַזיישאַן מולטיפּלעקסינג. דעריבער, צו פאַרגרעסערן די דאַטן טראַנסמיסיע קורס, אַ פיזאַבאַל לייזונג איז צו אַנטוויקלען אַ נייַע אָפטקייַט באַנד, וואָס איז די טעראַהערטז באַנד, וואָס איז אין די "ליידיק געגנט" צווישן מייקראַווייווז און ינפרערעד ליכט. ביי די ITU וועלט ראַדיאָקאָממוניקאַטיאָן קאָנפערענסע (WRC-19) אין 2019, די אָפטקייַט קייט פון 275-450GHz איז געניצט פֿאַר פאַרפעסטיקט און לאַנד רירעוודיק באַדינונגס. עס קענען זיין געזען אַז טעראַהערטז וויירליס קאָמוניקאַציע סיסטעמען האָבן געצויגן די ופמערקזאַמקייט פון פילע ריסערטשערז.
טעראַהערטז ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס זענען בכלל דיפיינד ווי די אָפטקייַט באַנד פון 0.1-10 טהז (1 טהז = 1012 הז) מיט אַ ווייוולענגט פון 0.03-3 מם. לויט די IEEE נאָרמאַל, טעראַהערטז כוואליעס זענען דיפיינד ווי 0.3-10THz. פיגור 1 ווייזט אַז די טעראַהערטז אָפטקייַט באַנד איז צווישן מייקראַווייווז און ינפרערעד ליכט.
פיגורע 1 סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון טהז אָפטקייַט באַנד.
אַנטוויקלונג פון טעראַהערטז אַנטענאַז
כאָטש טעראַהרץ פאָרשונג אנגעהויבן אין די 19 יאָרהונדערט, עס איז נישט געלערנט ווי אַ פרייַ פעלד אין דער צייַט. די פאָרשונג וועגן טעראַהרץ ראַדיאַציע איז געווען דער הויפּט פאָוקיסט אויף די ווייַט ינפרערעד באַנד. ערשט אין מיטן ביזן שפּעט 20סטן יאָרהונדערט האָבן די פֿאָרשער אָנגעהויבן פֿאָרן מילימעטער כוואַליע פֿאָרשונג צו דער טעראַהרץ־באַנד און אָנפֿירן ספעציאליזירטע טעראַהערטז טעכנאָלאָגיע פֿאָרשונג.
אין די 1980 ס, די ימערדזשאַנס פון טעראַהרץ ראַדיאַציע קוואלן געמאכט די אַפּלאַקיישאַן פון טעראַהרץ כוואליעס אין פּראַקטיש סיסטעמען מעגלעך. זינט די 21 יאָרהונדערט, וויירליס קאָמוניקאַציע טעכנאָלאָגיע האט דעוועלאָפּעד ראַפּאַדלי, און מענטשן ס פאָדערונג פֿאַר אינפֿאָרמאַציע און די פאַרגרעסערן אין קאָמוניקאַציע עקוויפּמענט האָבן שטעלן סטרינדזשאַנט רעקווירעמענץ פֿאַר די טראַנסמיסיע קורס פון קאָמוניקאַציע דאַטן. דעריבער, איינער פון די טשאַלאַנדזשיז פון צוקונפֿט קאָמוניקאַציע טעכנאָלאָגיע איז צו אַרבעטן מיט אַ הויך דאַטן קורס פון גיגאַביט פּער סעקונדע אין איין אָרט. אונטער דער איצטיקער עקאָנאָמישער אַנטוויקלונג, זענען ספּעקטרום רעסורסן ינקריסינגלי קנאַפּ. אָבער, מענטשלעך באדערפענישן פֿאַר קאָמוניקאַציע קאַפּאַציטעט און גיכקייַט זענען סאָף. פֿאַר די פּראָבלעם פון ספּעקטרום קאַנדזשעסטשאַן, פילע קאָמפּאַניעס נוצן קייפל ינפּוט קייפל רעזולטאַט (MIMO) טעכנאָלאָגיע צו פֿאַרבעסערן ספּעקטרום עפעקטיווקייַט און סיסטעם קאַפּאַציטעט דורך ספּיישאַל מולטיפּלעקסינג. מיט די העכערונג פון 5G נעטוואָרקס, די דאַטן פֿאַרבינדונג גיכקייַט פון יעדער באַניצער וועט יקסיד גבפּס, און די דאַטן פאַרקער פון באַזע סטיישאַנז וועט אויך פאַרגרעסערן באטייטיק. פֿאַר טראדיציאנעלן מילאַמיטער כוואַליע קאָמוניקאַציע סיסטעמען, מייקראַווייוו פֿאַרבינדונגען קענען נישט שעפּן די ריזיק דאַטן סטרימז. אין אַדישאַן, רעכט צו דער השפּעה פון דערזען שורה, די טראַנסמיסיע דיסטאַנסע פון ינפרערעד קאָמוניקאַציע איז קורץ און די אָרט פון זייַן קאָמוניקאַציע ויסריכט איז פאַרפעסטיקט. דעריבער, THz כוואליעס, וואָס זענען צווישן מייקראַווייווז און ינפרערעד, קענען ווערן גענוצט צו בויען הויך-גיכקייַט קאָמוניקאַציע סיסטעמען און פאַרגרעסערן דאַטן טראַנסמיסיע רייץ דורך ניצן THz פֿאַרבינדונגען.
טעראַהערטז כוואליעס קענען צושטעלן אַ ברייט קאָמוניקאַציע באַנדווידט, און זייַן אָפטקייַט קייט איז וועגן 1000 מאל אַז פון רירעוודיק קאָמוניקאַציע. דעריבער, ניצן THz צו בויען הינטער-גיכקייַט וויירליס קאָמוניקאַציע סיסטעמען איז אַ פּראַמאַסינג לייזונג צו די אַרויסרופן פון הויך דאַטן רייץ, וואָס האט געצויגן די אינטערעס פון פילע פאָרשונג טימז און ינדאַסטריז. אין סעפטעמבער 2017, דער ערשטער THz וויירליס קאָמוניקאַציע נאָרמאַל IEEE 802.15.3d-2017 איז באפרייט, וואָס דיפיינז פונט-צו-פונט דאַטן וועקסל אין דער נידעריקער THz אָפטקייַט קייט פון 252-325 GHz. די אָלטערנאַטיוו גשמיות שיכטע (PHY) פון די לינק קענען דערגרייכן דאַטן רייץ פון אַרויף צו 100 גבפּס אין פאַרשידענע באַנדווידטס.
דער ערשטער געראָטן THz קאָמוניקאַציע סיסטעם פון 0.12 THz איז געגרינדעט אין 2004, און די THz קאָמוניקאַציע סיסטעם פון 0.3 THz איז געווען איינגעזען אין 2013. טיש 1 ליסטעד די פאָרשונג פּראָגרעס פון טעראַהערץ קאָמוניקאַציע סיסטעמען אין יאַפּאַן פון 2004 צו 2013.
טיש 1 פאָרשונג פּראָגרעס פון טעראַהערטז קאָמוניקאַציע סיסטעמען אין יאַפּאַן פון 2004 צו 2013
די אַנטענע סטרוקטור פון אַ קאָמוניקאַציע סיסטעם דעוועלאָפּעד אין 2004 איז דיסקרייבד אין דעטאַל דורך Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) אין 2005. די אַנטענע קאַנפיגיעריישאַן איז באַקענענ אין צוויי קאַסעס, ווי געוויזן אין פיגורע 2.
פיגורע 2 סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון יאַפּאַן ס NTT 120 GHz וויירליס קאָמוניקאַציע סיסטעם
די סיסטעם ינטאַגרייץ פאָטאָעלעקטריק קאַנווערזשאַן און אַנטענע און אַדאַפּץ צוויי אַרבעט מאָדעס:
1. אין אַ נאָענט-קייט דרינענדיק סוויווע, די פּלאַנער אַנטענע טראַנסמיטער געניצט ינעווייניק באשטייט פון אַ איין-שורה טרעגער פאָטאָדיאָדע (UTC-PD) שפּאָן, אַ פּלאַנער שפּעלטל אַנטענע און אַ סיליציום אָביעקטיוו, ווי געוויזן אין פיגורע 2 (אַ).
2. אין אַ לאַנג-קייט דרויסנדיק סוויווע, אין סדר צו פֿאַרבעסערן די השפּעה פון גרויס טראַנסמיסיע אָנווער און נידעריק סענסיטיוויטי פון די דיטעקטער, די טראַנסמיטער אַנטענע מוזן האָבן אַ הויך געווינען. די יגזיסטינג טעראַהערטז אַנטענע ניצט אַ Gaussian אָפּטיש אָביעקטיוו מיט אַ געווינען פון מער ווי 50 dBi. די פיטער האָרן און דיעלעקטריק אָביעקטיוו קאָמבינאַציע איז געוויזן אין פיגורע 2(ב).
אין אַדישאַן צו אַנטוויקלען אַ 0.12 טהז קאָמוניקאַציע סיסטעם, NTT אויך דעוועלאָפּעד אַ 0.3 טהז קאָמוניקאַציע סיסטעם אין 2012. דורך קעסיידערדיק אַפּטאַמאַזיישאַן, די טראַנסמיסיע קורס קענען זיין ווי הויך ווי 100 גבפּס. ווי מען קען זען פון טיש 1, האט עס געמאכט א גרויסן ביישטייער צו דער אנטוויקלונג פון טערהערץ קאמיוניקאציע. אָבער, די קראַנט פאָרשונג אַרבעט האט די דיסאַדוואַנטידזשיז פון נידעריק אַפּערייטינג אָפטקייַט, גרויס גרייס און הויך פּרייַז.
רובֿ פון די טעראַהערטז אַנטענאַז דערווייַל געוויינט זענען מאַדאַפייד פון מילאַמיטער כוואַליע אַנטענאַז, און עס איז קליין כידעש אין טעראַהרץ אַנטענאַז. דעריבער, אין סדר צו פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון טעראַהערטז קאָמוניקאַציע סיסטעמען, אַ וויכטיק אַרבעט איז צו אַפּטאַמייז טעראַהערטז אַנטענאַז. טיש 2 ליסטעד די פאָרשונג פּראָגרעס פון דייַטש THz קאָמוניקאַציע. פיגורע 3 (אַ) ווייזט אַ רעפּריזענאַטיוו THz וויירליס קאָמוניקאַציע סיסטעם קאַמביינינג פאָטאָניק און עלעקטראָניק. פיגורע 3 (ב) ווייזט די ווינט טונעל פּרובירן סצענע. אויב משפטן פון די קראַנט פאָרשונג סיטואַציע אין דייַטשלאַנד, זייַן פאָרשונג און אַנטוויקלונג האט אויך דיסאַדוואַנטידזשיז אַזאַ ווי נידעריק אַפּערייטינג אָפטקייַט, הויך פּרייַז און נידעריק עפעקטיווקייַט.
טיש 2 פאָרשונג פּראָגרעס פון THz קאָמוניקאַציע אין דייַטשלאַנד
פיגורע 3 ווינט טונעל פּרובירן סצענע
די CSIRO ICT צענטער האט אויך ינישיייטיד פאָרשונג אויף THz דרינענדיק וויירליס קאָמוניקאַציע סיסטעמען. דער צענטער האָט שטודירט די באַציאונג צווישן יאָר און קאָמוניקאַציע אָפטקייט, ווי געוויזן אין פיגורע 4. ווי מען קען זען פֿון פיגורע 4, אין 2020, איז פאָרשונג אויף וויירליס קאָמוניקאַציע ווענדן צו די THz באַנד. די מאַקסימום קאָמוניקאַציע אָפטקייַט ניצן די ראַדיאָ ספּעקטרום ינקריסיז וועגן צען מאל יעדער צוואַנציק יאָר. דער צענטער האט געמאכט רעקאַמאַנדיישאַנז אויף די רעקווירעמענץ פֿאַר THz אַנטענאַז און פארגעלייגט טראדיציאנעלן אַנטענאַז אַזאַ ווי הערנער און לענסעס פֿאַר THz קאָמוניקאַציע סיסטעמען. ווי געוויזן אין פיגורע 5, צוויי האָרן אַנטענאַז אַרבעט ביי 0.84 טהז און 1.7 טהז ריספּעקטיוולי, מיט אַ פּשוט סטרוקטור און גוט גאַוסיאַן שטראַל פאָרשטעלונג.
פיגורע 4 באַציונג צווישן יאָר און אָפטקייַט
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
פיגורע 5 צוויי טייפּס פון האָרן אַנטענאַז
די פאראייניגטע שטאטן האט דורכגעפירט ברייטע פארשונג איבער די עמיסיע און דיטעקשאַן פון טעראַהרץ כוואליעס. באַרימט טעראַהערטז פאָרשונג לאַבאָראַטאָריעס אַרייַננעמען די Jet Propulsion Laboratory (JPL), די Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), די יו. ניו טעראַהערטז אַנטענאַז פֿאַר טעראַהערטז אַפּלאַקיישאַנז זענען דיזיינד, אַזאַ ווי באָווטי אַנטענאַז און אָפטקייַט שטראַל סטירינג אַנטענאַז. לויט דער אַנטוויקלונג פון טעראַהערטז אַנטענאַז, מיר קענען איצט באַקומען דריי יקערדיק פּלאַן געדאנקען פֿאַר טעראַהערטז אַנטענאַז, ווי געוויזן אין פיגורע 6.
פיגורע 6 דריי יקערדיק פּלאַן געדאנקען פֿאַר טעראַהערטז אַנטענאַז
די אויבן אַנאַליסיס ווייזט אַז כאָטש פילע לענדער האָבן באַצאָלט גרויס ופמערקזאַמקייט צו טעראַהערטז אַנטענאַז, עס איז נאָך אין דער ערשט עקספּלעריישאַן און אַנטוויקלונג בינע. רעכט צו הויך פּראַפּאַגיישאַן אָנווער און מאָלעקולאַר אַבזאָרפּשאַן, THz אַנטענאַז זענען יוזשאַוואַלי לימיטעד דורך טראַנסמיסיע ווייַטקייט און קאַווערידזש. עטלעכע שטודיום פאָקוס אויף נידעריקער אַפּערייטינג פריקוואַנסיז אין די THz באַנד. יגזיסטינג טעראַהערטז אַנטענע פאָרשונג פאָוקיסיז דער הויפּט אויף ימפּרוווינג געווינס דורך ניצן דיעלעקטריק אָביעקטיוו אַנטענאַז, אאז"ו ו, און ימפּרוווינג קאָמוניקאַציע עפעקטיווקייַט דורך ניצן צונעמען אַלגערידאַמז. אין אַדישאַן, ווי צו פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייַט פון טעראַהערטז אַנטענע פּאַקקאַגינג איז אויך אַ זייער דרינגלעך אַרויסגעבן.
אַלגעמיינע טהז אַנטענאַז
עס זענען פילע טייפּס פון טהז אַנטענאַז בנימצא: דיפּאָלע אַנטענאַז מיט קאַניקאַל קאַוויטיז, ווינקל רעפלעקטאָר ערייז, באָווטי דיפּאָלעס, דיעלעקטריק אָביעקטיוו פּלאַנאַר אַנטענאַז, פאָטאָקאָנדוקטיווע אַנטענאַז פֿאַר דזשענערייטינג THz מקור ראַדיאַציע קוואלן, האָרן אַנטענאַז, THz אַנטענאַז באזירט אויף גראַפענע מאַטעריאַלס, עטק. די מאַטעריאַלס געניצט צו מאַכן THz אַנטענאַז, זיי קענען זיין בעערעך צעטיילט אין מעטאַל אַנטענאַז (דער הויפּט האָרן אַנטענאַז), דיעלעקטריק אַנטענאַז (אָביעקטיוו אַנטענאַז), און נייַ מאַטעריאַל אַנטענאַז. דער אָפּטיילונג ערשטער גיט אַ פּרילימאַנערי אַנאַליסיס פון די אַנטענאַז, און דערנאָך אין דער ווייַטער אָפּטיילונג, פינף טיפּיש THz אַנטענאַז זענען ינטראָודוסט אין דעטאַל און אַנאַלייזד אין טיף.
1. מעטאַל אַנטענאַז
די האָרן אַנטענע איז אַ טיפּיש מעטאַל אַנטענע וואָס איז דיזיינד צו אַרבעטן אין די THz באַנד. די אַנטענע פון אַ קלאַסיש מילאַמיטער כוואַליע ופנעמער איז אַ קאַניקאַל האָרן. קאָררוגאַטעד און צווייענדיק מאָדע אַנטענאַז האָבן פילע אַדוואַנטידזשיז, אַרייַנגערעכנט ראָוטיישאַנאַל סאַמעטריק ראַדיאַציע פּאַטערנז, הויך געווינס פון 20 צו 30 דבי און נידעריק קרייַז-פּאָולעראַזיישאַן מדרגה פון -30 דב, און קאַפּלינג עפעקטיווקייַט פון 97% צו 98%. די פאַראַנען באַנדווידטס פון די צוויי האָרן אַנטענאַז זענען 30% -40% און 6% -8% ריספּעקטיוולי.
זינט די אָפטקייַט פון טעראַהערטז כוואליעס איז זייער הויך, די גרייס פון די האָרן אַנטענע איז זייער קליין, וואָס מאכט די פּראַסעסינג פון די האָרן זייער שווער, ספּעציעל אין די פּלאַן פון אַנטענע ערייז, און די קאַמפּלעקסיטי פון די פּראַסעסינג טעכנאָלאָגיע פירט צו יבעריק קאָס און לימיטעד פּראָדוקציע. רעכט צו דער שוועריקייט אין מאַנופאַקטורינג די דנאָ פון די קאָמפּלעקס האָרן פּלאַן, אַ פּשוט האָרן אַנטענע אין די פאָרעם פון אַ קאַניקאַל אָדער קאַניקאַל האָרן איז יוזשאַוואַלי געניצט, וואָס קענען רעדוצירן די פּרייַז און פּראָצעס קאַמפּלעקסיטי, און די ראַדיאַציע פאָרשטעלונג פון די אַנטענע קענען זיין מיינטיינד. געזונט.
אן אנדער מעטאַל אַנטענע איז אַ טראַוואַלינג כוואַליע פּיראַמיד אַנטענע, וואָס באשטייט פון אַ טראַוואַלינג כוואַליע אַנטענע ינאַגרייטיד אויף אַ 1.2 מייקראַן דיעלעקטריק פילם און סוספּענדעד אין אַ לאַנדזשאַטודאַנאַל קאַוואַטי עטשט אויף אַ סיליציום ווייפער, ווי געוויזן אין פיגור 7. די אַנטענע איז אַן אָפֿן סטרוקטור וואָס איז קאַמפּאַטאַבאַל מיט סטשאָטטקי דיאָדעס. רעכט צו זיין לעפיערעך פּשוט סטרוקטור און נידעריק מאַנופאַקטורינג רעקווירעמענץ, עס קענען בכלל זיין געוויינט אין אָפטקייַט באַנדס העכער 0.6 טהז. אָבער, די סידעלאָבע מדרגה און קרייַז-פּאָולעראַזיישאַן מדרגה פון די אַנטענע זענען הויך, מיסטאָמע רעכט צו זיין אָפֿן סטרוקטור. דעריבער, זייַן קאַפּלינג עפעקטיווקייַט איז לעפיערעך נידעריק (וועגן 50%).
פיגורע 7 טראַוועלינג כוואַליע פּיראַמידאַל אַנטענע
2. דיעלעקטריק אַנטענע
די דיעלעקטריק אַנטענע איז אַ קאָמבינאַציע פון דיעלעקטריק סאַבסטרייט און אַן אַנטענע קאַלאָריפער. דורך געהעריק פּלאַן, די דיעלעקטריק אַנטענע קענען דערגרייכן ימפּידאַנס וואָס ריכטן זיך מיט די דיטעקטער, און האט די אַדוואַנטידזשיז פון פּשוט פּראָצעס, גרינג ינאַגריישאַן און נידעריק פּרייַז. אין די לעצטע יאָרן, ריסערטשערז האָבן דיזיינד עטלעכע שמאָלבאַנד און בראָדבאַנד זייַט-פייַער אַנטענאַז וואָס קענען גלייַכן די נידעריק-ימעפּידאַנס דעטעקטאָרס פון טעראַהערטז דיעלעקטריק אַנטענאַז: פלאַטערל אַנטענע, טאָפּל ו-שייפּט אַנטענע, קלאָץ-פּעריאָדיש אַנטענע, און לאָג-פּעריאָדיש סינוסוידאַל אַנטענע, ווי געוויזן אין פיגורע 8. אין דערצו, מער קאָמפּליצירט אַנטענע דזשיאַמאַטריעס קענען זיין דיזיינד דורך גענעטיק אַלגערידאַמז.
פיגורע 8 פיר טייפּס פון פּלאַנער אַנטענאַז
אָבער, זינט די דיעלעקטריק אַנטענע איז קאַמביינד מיט אַ דיעלעקטריק סאַבסטרייט, אַ ייבערפלאַך כוואַליע ווירקונג וועט פּאַסירן ווען די אָפטקייַט טענדז צו די THz באַנד. דער פאַטאַל כיסאָרן וועט פאַרשאַפן די אַנטענע צו פאַרלירן אַ פּלאַץ פון ענערגיע בעשאַס אָפּעראַציע און פירן צו אַ באַטייטיק רעדוקציע אין די אַנטענע ראַדיאַציע עפעקטיווקייַט. ווי געוויזן אין פיגורע 9, ווען די אַנטענע ראַדיאַציע ווינקל איז גרעסער ווי די קאַטאָף ווינקל, זייַן ענערגיע איז קאַנפיינד אין די דיעלעקטריק סאַבסטרייט און קאַפּאַלד מיט די סאַבסטרייט מאָדע.
פיגורע 9 אַנטענע ייבערפלאַך כוואַליע ווירקונג
ווען די גרעב פון די סאַבסטרייט ינקריסיז, די נומער פון הויך-סדר מאָדעס ינקריסיז, און די קאַפּלינג צווישן די אַנטענע און די סאַבסטרייט ינקריסיז, ריזאַלטינג אין ענערגיע אָנווער. אין סדר צו וויקאַן די ייבערפלאַך כוואַליע ווירקונג, עס זענען דריי אַפּטאַמאַזיישאַן סקימז:
1) לאָדן אַ אָביעקטיוו אויף די אַנטענע צו פאַרגרעסערן די געווינס מיט די קעראַקטעריסטיקס פון ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס.
2) רעדוצירן די גרעב פון די סאַבסטרייט צו פאַרשטיקן די דור פון הויך-סדר מאָדעס פון ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס.
3) פאַרבייַטן די דיעלעקטריק סאַבסטרייט מאַטעריאַל מיט אַן ילעקטראָומאַגנעטיק באַנד ריס (EBG). די ספּיישאַל פֿילטרירונג קעראַקטעריסטיקס פון EBG קענען פאַרשטיקן הויך-סדר מאָדעס.
3. ניו מאַטעריאַל אַנטענאַז
אין דערצו צו די אויבן צוויי אַנטענאַז, עס איז אויך אַ טעראַהרץ אַנטענע געמאכט פון נייַע מאַטעריאַלס. פֿאַר בייַשפּיל, אין 2006, Jin Hao et al. פארגעלייגט אַ טשאַד נאַנאָטובע דיפּאָלע אַנטענע. ווי געוויזן אין פיגורע 10 (אַ), די דיפּאָלע איז געמאכט פון טשאַד נאַנאָטובעס אַנשטאָט פון מעטאַל מאַטעריאַלס. ער קערפאַלי געלערנט די ינפרערעד און אָפּטיש פּראָפּערטיעס פון די טשאַד נאַנאָטובע דיפּאָלע אַנטענע און דיסקאַסט די אַלגעמיינע קעראַקטעריסטיקס פון די ענדלעך-לענג טשאַד נאַנאָטובע דיפּאָלע אַנטענע, אַזאַ ווי אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס, קראַנט פאַרשפּרייטונג, געווינען, עפעקטיווקייַט און ראַדיאַציע מוסטער. פיגורע 10 (ב) ווייזט די שייכות צווישן די אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס און אָפטקייַט פון די טשאַד נאַנאָטובע דיפּאָלע אַנטענע. ווי קענען זיין געזען אין פיגורע 10(ב), די ויסגעטראַכט טייל פון די אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס האט קייפל זעראָס ביי העכער פריקוואַנסיז. דאָס ינדיקייץ אַז די אַנטענע קענען דערגרייכן קייפל רעסאָנאַנסעס אין פאַרשידענע פריקוואַנסיז. דאָך, די טשאַד נאַנאָטובע אַנטענע יגזיבאַץ רעזאַנאַנס אין אַ זיכער אָפטקייַט קייט (נידעריקער THz פריקוואַנסיז), אָבער איז גאָר ניט ביכולת צו רעזאַנייט אַרויס דעם קייט.
פיגורע 10 (אַ) טשאַד נאַנאָטובע דיפּאָלע אַנטענע. (ב) אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס-אָפטקייַט ויסבייג
אין 2012, Samir F. Mahmoud און Ayed R. AlAjmi פארגעלייגט אַ נייַע טעראַהרץ אַנטענע סטרוקטור באזירט אויף טשאַד נאַנאָטובעס, וואָס באשטייט פון אַ פּעקל פון טשאַד נאַנאָטובעס אלנגעוויקלט אין צוויי דיעלעקטרישע שיכטן. די ינער דיעלעקטריק שיכטע איז אַ דיעלעקטריק פּינע שיכטע, און די ויסווייניקסט דיעלעקטריק שיכטע איז אַ מעטאַמאַטעראַל שיכטע. די ספּעציפיש סטרוקטור איז געוויזן אין פיגורע 11. דורך טעסטינג, די ראַדיאַציע פאָרשטעלונג פון די אַנטענע איז ימפּרוווד קאַמפּערד מיט איין-וואָלד טשאַד נאַנאָטובעס.
פיגורע 11 ניו טעראַהערטז אַנטענע באזירט אויף טשאַד נאַנאָטובעס
די נייַע מאַטעריאַל טעראַהערטז אַנטענאַז פארגעלייגט אויבן זענען דער הויפּט דריי-דימענשאַנאַל. אין סדר צו פֿאַרבעסערן די באַנדווידט פון די אַנטענע און מאַכן קאַנפאָרמאַל אַנטענאַז, פּלאַנער גראַפענע אַנטענאַז האָבן באקומען וויידספּרעד ופמערקזאַמקייט. גראַפענע האט ויסגעצייכנט דינאַמיש קעסיידערדיק קאָנטראָל קעראַקטעריסטיקס און קענען דזשענערייט ייבערפלאַך פּלאַזמע דורך אַדזשאַסטינג די פאָרורטייל וואָולטידזש. ייבערפלאַך פּלאַזמע יגזיסץ אויף די צובינד צווישן positive דיעלעקטריק קעסיידערדיק סאַבסטרייץ (אַזאַ ווי סי, סיאָ 2, אאז"ו ו) און נעגאַטיוו דיעלעקטריק קעסיידערדיק סאַבסטרייץ (אַזאַ ווי טייַער מעטאַלס, גראַפענע, אאז"ו ו). עס זענען פאראן א גרויסע צאל "פרייעלע עלעקטראנען" אין קאנדוקטארן ווי טייערע מעטאלן און גראפין. די פריי עלעקטראָנס זענען אויך גערופן פּלאַזאַמז. רעכט צו דער טאָכיק פּאָטענציעל פעלד אין די אָנפירער, די פּלאַזמז זענען אין אַ סטאַביל שטאַט און זענען נישט אויפגערודערט דורך די אַרויס וועלט. ווען דער אינצידענט ילעקטראָומאַגנעטיק כוואַליע ענערגיע איז קאַפּאַלד צו די פּלאַזמאַס, די פּלאַזמאַס וועט אָפּנייגן פון די פעסט שטאַט און וויברירן. נאָך די קאַנווערזשאַן, די ילעקטראָומאַגנעטיק מאָדע פארמען אַ טראַנזווערס מאַגנעטיק כוואַליע אין די צובינד. לויט די באַשרייַבונג פון די דיספּערסיאָן באַציונג פון מעטאַל ייבערפלאַך פּלאַזמע דורך די דרוד מאָדעל, מעטאַלס קענען נישט געוויינטלעך פאַרבינדן מיט ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס אין פריי פּלאַץ און גער ענערגיע. עס איז נייטיק צו נוצן אנדערע מאַטעריאַלס צו אָנצינדן ייבערפלאַך פּלאַזמע כוואליעס. ייבערפלאַך פּלאַזמע כוואליעס פאַרפוילן ראַפּאַדלי אין דער פּאַראַלעל ריכטונג פון די מעטאַל-סאַבסטרייט צובינד. ווען דער מעטאַל אָנפירער קאַנדאַקץ אין דער ריכטונג פּערפּענדיקולאַר צו די ייבערפלאַך, אַ הויט ווירקונג אַקערז. דאָך, רעכט צו דער קליין גרייס פון דער אַנטענע, עס איז אַ הויט ווירקונג אין די הויך אָפטקייַט באַנד, וואָס מאכט די אַנטענע פאָרשטעלונג שארף פאַלן און קען נישט טרעפן די באדערפענישן פון טעראַהערטז אַנטענאַז. די ייבערפלאַך פּלאַזמאָן פון גראַפענע האט ניט בלויז העכער ביינדינג קראַפט און נידעריקער אָנווער, אָבער אויך שטיצט קעסיידערדיק עלעקטריקאַל טונינג. אין דערצו, גראַפענע האט קאָמפּלעקס קאַנדאַקטיוואַטי אין די טעראַהרץ באַנד. דעריבער, פּאַמעלעך כוואַליע פּראַפּאַגיישאַן איז שייך צו די פּלאַזמע מאָדע ביי טעראַהערטז פריקוואַנסיז. די קעראַקטעריסטיקס גאָר באַווייַזן די פיזאַבילאַטי פון גראַפענע צו פאַרבייַטן מעטאַל מאַטעריאַלס אין די טעראַהערטז באַנד.
באַזירט אויף די פּאָולעראַזיישאַן נאַטור פון גראַפענע ייבערפלאַך פּלאַזמאָנס, פיגורע 12 ווייזט אַ נייַע טיפּ פון פּאַס אַנטענע, און אָפפערס די באַנד פאָרעם פון די פּראַפּאַגיישאַן קעראַקטעריסטיקס פון פּלאַזמע כוואליעס אין גראַפענע. דער פּלאַן פון טונאַבאַל אַנטענע באַנדע גיט אַ נייַע וועג צו לערנען די פּראַפּאַגיישאַן קעראַקטעריסטיקס פון נייַ מאַטעריאַל טעראַהערטז אַנטענאַז.
פיגורע 12 ניו פּאַס אַנטענע
אין אַדישאַן צו ויספאָרשן די נייַע מאַטעריאַל פון טעראַהערטז אַנטענע עלעמענטן, גראַפענע נאַנאָפּאַטטש טעראַהערטז אַנטענאַז קענען אויך זיין דיזיינד ווי ערייז צו בויען טעראַהערטז מולטי-ינפּוט מולטי-רעזולטאַט אַנטענע קאָמוניקאַציע סיסטעמען. די אַנטענע סטרוקטור איז געוויזן אין פיגורע 13. באַזירט אויף די יינציק פּראָפּערטיעס פון גראַפענע נאַנאָפּאַטטש אַנטענאַז, די אַנטענע עלעמענטן האָבן מיקראָן-וואָג דימענשאַנז. כעמישער פארע דעפּאַזישאַן גלייך סינטאַסייזיז פאַרשידענע גראַפענע בילדער אויף אַ דין ניקאַל שיכטע און טראַנספערס זיי צו קיין סאַבסטרייט. דורך סאַלעקטינג אַ צונעמען נומער פון קאַמפּאָונאַנץ און טשאַנגינג די ילעקטראָוסטאַטיק פאָרורטייל וואָולטידזש, די ראַדיאַציע ריכטונג קענען זיין יפעקטיוולי געביטן, מאכן די סיסטעם רעקאָנפיגוראַבלע.
פיגורע 13 גראַפענע נאַנאָפּאַטטש טעראַהערטז אַנטענע מענגע
די פאָרשונג פון נייַע מאַטעריאַלס איז אַ לעפיערעך נייַע ריכטונג. די כידעש פון מאַטעריאַלס איז געריכט צו ברעכן דורך די לימיטיישאַנז פון טראדיציאנעלן אַנטענאַז און אַנטוויקלען אַ פאַרשיידנקייַט פון נייַע אַנטענאַז, אַזאַ ווי רעקאָנפיגוראַבלע מעטאַמאַטעריאַלז, צוויי-דימענשאַנאַל (2 ד) מאַטעריאַלס, אאז"ו ו. מאַטעריאַלס און די העכערונג פון פּראָצעס טעכנאָלאָגיע. אין קיין פאַל, די אַנטוויקלונג פון טעראַהערטז אַנטענאַז ריקווייערז ינאַווייטיוו מאַטעריאַלס, גענוי פּראַסעסינג טעכנאָלאָגיע און ראָמאַן פּלאַן סטראַקטשערז צו טרעפן די הויך געווינס, נידעריק פּרייַז און ברייט באַנדווידט רעקווירעמענץ פון טעראַהערטז אַנטענאַז.
די ווייַטערדיקע ינטראַדוסיז די גרונט פּרינסאַפּאַלז פון דריי טייפּס פון טעראַהערטז אַנטענאַז: מעטאַל אַנטענאַז, דיעלעקטריק אַנטענאַז און נייַ מאַטעריאַל אַנטענאַז, און אַנאַליזירט זייער דיפעראַנסיז און אַדוואַנידזשיז און דיסאַדוואַנטידזשיז.
1. מעטאַל אַנטענע: די דזשיאַמאַטרי איז פּשוט, גרינג צו פּראָצעס, לעפיערעך נידעריק פּרייַז, און נידעריק באדערפענישן פֿאַר סאַבסטרייט מאַטעריאַלס. אָבער, מעטאַל אַנטענאַז נוצן אַ מעטשאַניקאַל אופֿן צו סטרויערן די שטעלע פון די אַנטענע, וואָס איז פּראָנע צו ערראָרס. אויב די אַדזשאַסטמאַנט איז נישט ריכטיק, די פאָרשטעלונג פון די אַנטענע וועט זיין זייער רידוסט. כאָטש די מעטאַל אַנטענע איז קליין אין גרייס, עס איז שווער צו אַסעמבאַל מיט אַ פּלאַנער קרייַז.
2. דיעלעקטריק אַנטענע: די דיעלעקטריק אַנטענע האט אַ נידעריק אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס, איז גרינג צו גלייַכן מיט אַ נידעריק ימפּידאַנס דיטעקטער און איז לעפיערעך פּשוט צו פאַרבינדן מיט אַ פּלאַנער קרייַז. די דזשיאַמעטריק שאַפּעס פון דיעלעקטריק אַנטענאַז אַרייַננעמען פלאַטערל פאָרעם, טאָפּל ו פאָרעם, קאַנווענשאַנאַל לאָגאַריטהמיק פאָרעם און לאָגאַריטהמיק פּעריאָדיש סינוס פאָרעם. אָבער, דיעלעקטריק אַנטענאַז אויך האָבן אַ פאַטאַל פלאָ, ניימלי די ייבערפלאַך כוואַליע ווירקונג געפֿירט דורך די דיק סאַבסטרייט. די לייזונג איז צו מאַסע אַ אָביעקטיוו און פאַרבייַטן די דיעלעקטריק סאַבסטרייט מיט אַן EBG סטרוקטור. ביידע סאַלושאַנז דאַרפן כידעש און קעסיידערדיק פֿאַרבעסערונג פון פּראָצעס טעכנאָלאָגיע און מאַטעריאַלס, אָבער זייער ויסגעצייכנט פאָרשטעלונג (אַזאַ ווי אָמנידירעקטיאָנאַליטי און ייבערפלאַך כוואַליע סאַפּרעשאַן) קענען צושטעלן נייַע געדאנקען פֿאַר די פאָרשונג פון טעראַהערטז אַנטענאַז.
3. ניו מאַטעריאַל אַנטענאַז: דערווייַל, נייַ דיפּאָלע אַנטענאַז געמאכט פון טשאַד נאַנאָטובעס און נייַ אַנטענע סטראַקטשערז געמאכט פון מעטאַמאַטעריאַלז. ניו מאַטעריאַלס קענען ברענגען נייַע פאָרשטעלונג ברייקטרוז, אָבער די האַנאָכע איז די כידעש פון מאַטעריאַלס וויסנשאַפֿט. דערווייַל, די פאָרשונג אויף נייַע מאַטעריאַל אַנטענאַז איז נאָך אין די יקספּלאָראַטאָרי בינע, און פילע שליסל טעקנאַלאַדזשיז זענען נישט דערוואַקסן גענוג.
אין קיצער, פאַרשידענע טייפּס פון טעראַהערטז אַנטענאַז קענען זיין אויסגעקליבן לויט די פּלאַן רעקווירעמענץ:
1) אויב פּשוט פּלאַן און נידעריק פּראָדוקציע קאָס זענען פארלאנגט, מעטאַל אַנטענאַז קענען זיין אויסגעקליבן.
2) אויב הויך ינטאַגריישאַן און נידעריק אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס זענען פארלאנגט, דיעלעקטריק אַנטענאַז קענען זיין אויסגעקליבן.
3) אויב אַ ברייקטרו אין פאָרשטעלונג איז פארלאנגט, נייַ מאַטעריאַל אַנטענאַז קענען זיין אויסגעקליבן.
די אויבן דיזיינז קענען אויך זיין אַדזשאַסטיד לויט צו ספּעציפיש רעקווירעמענץ. פֿאַר בייַשפּיל, צוויי טייפּס פון אַנטענאַז קענען זיין קאַמביינד צו באַקומען מער אַדוואַנטידזשיז, אָבער די פֿאַרזאַמלונג אופֿן און פּלאַן טעכנאָלאָגיע מוזן טרעפן שטרענגערע רעקווירעמענץ.
צו לערנען מער וועגן אַנטענאַז, ביטע באַזוכן:
פּאָסטן צייט: Aug-02-2024
