Gyda phoblogrwydd cynyddol dyfeisiau diwifr, mae gwasanaethau data wedi mynd i gyfnod newydd o ddatblygiad cyflym, a elwir hefyd yn dwf ffrwydrol gwasanaethau data. Ar hyn o bryd, mae nifer fawr o gymwysiadau'n symud yn raddol o gyfrifiaduron i ddyfeisiau diwifr fel ffonau symudol sy'n hawdd eu cario a'u gweithredu mewn amser real, ond mae'r sefyllfa hon hefyd wedi arwain at gynnydd cyflym mewn traffig data a phrinder adnoddau lled band. Yn ôl ystadegau, gall y gyfradd ddata ar y farchnad gyrraedd Gbps neu hyd yn oed Tbps yn y 10 i 15 mlynedd nesaf. Ar hyn o bryd, mae cyfathrebu THz wedi cyrraedd cyfradd ddata Gbps, tra bod y gyfradd ddata Tbps yn dal i fod yng nghyfnodau cynnar ei datblygiad. Mae papur cysylltiedig yn rhestru'r cynnydd diweddaraf mewn cyfraddau data Gbps yn seiliedig ar y band THz ac yn rhagweld y gellir cael Tbps trwy amlblecsio polareiddio. Felly, er mwyn cynyddu'r gyfradd trosglwyddo data, ateb ymarferol yw datblygu band amledd newydd, sef y band terahertz, sydd yn yr "ardal wag" rhwng microdonnau a golau is-goch. Yng Nghynhadledd Radiogyfathrebu'r Byd ITU (WRC-19) yn 2019, defnyddiwyd yr ystod amledd o 275-450GHz ar gyfer gwasanaethau symudol sefydlog a thir. Gellir gweld bod systemau cyfathrebu diwifr terahertz wedi denu sylw llawer o ymchwilwyr.
Diffinnir tonnau electromagnetig terahertz yn gyffredinol fel y band amledd o 0.1-10THz (1THz=1012Hz) gyda thonfedd o 0.03-3 mm. Yn ôl safon IEEE, diffinnir tonnau terahertz fel 0.3-10THz. Mae Ffigur 1 yn dangos bod y band amledd terahertz rhwng microdonnau a golau is-goch.
Ffig. 1 Diagram sgematig o fand amledd THz.
Datblygu Antenâu Terahertz
Er bod ymchwil i terahertz wedi dechrau yn y 19eg ganrif, ni chafodd ei astudio fel maes annibynnol ar y pryd. Roedd yr ymchwil i ymbelydredd terahertz yn canolbwyntio'n bennaf ar y band is-goch pell. Dim ond yng nghanol i ddiwedd yr 20fed ganrif y dechreuodd ymchwilwyr ddatblygu ymchwil tonnau milimetr i'r band terahertz a chynnal ymchwil technoleg terahertz arbenigol.
Yn y 1980au, gwnaeth ymddangosiad ffynonellau ymbelydredd terahertz gymhwyso tonnau terahertz mewn systemau ymarferol yn bosibl. Ers yr 21ain ganrif, mae technoleg cyfathrebu diwifr wedi datblygu'n gyflym, ac mae galw pobl am wybodaeth a'r cynnydd mewn offer cyfathrebu wedi cyflwyno gofynion mwy llym ar gyfer cyfradd trosglwyddo data cyfathrebu. Felly, un o heriau technoleg cyfathrebu'r dyfodol yw gweithredu ar gyfradd data uchel o gigabit yr eiliad mewn un lleoliad. O dan y datblygiad economaidd presennol, mae adnoddau sbectrwm wedi dod yn fwyfwy prin. Fodd bynnag, mae gofynion dynol ar gyfer capasiti a chyflymder cyfathrebu yn ddiddiwedd. Ar gyfer problem tagfeydd sbectrwm, mae llawer o gwmnïau'n defnyddio technoleg aml-fewnbwn aml-allbwn (MIMO) i wella effeithlonrwydd sbectrwm a chapasiti system trwy amlblecsio gofodol. Gyda datblygiad rhwydweithiau 5G, bydd cyflymder cysylltiad data pob defnyddiwr yn fwy na Gbps, a bydd traffig data gorsafoedd sylfaen hefyd yn cynyddu'n sylweddol. Ar gyfer systemau cyfathrebu tonnau milimetr traddodiadol, ni fydd cysylltiadau microdon yn gallu trin y ffrydiau data enfawr hyn. Yn ogystal, oherwydd dylanwad llinell olwg, mae pellter trosglwyddo cyfathrebu is-goch yn fyr ac mae lleoliad ei offer cyfathrebu yn sefydlog. Felly, gellir defnyddio tonnau THz, sydd rhwng microdonnau ac is-goch, i adeiladu systemau cyfathrebu cyflym a chynyddu cyfraddau trosglwyddo data trwy ddefnyddio cysylltiadau THz.
Gall tonnau terahertz ddarparu lled band cyfathrebu ehangach, ac mae ei ystod amledd tua 1000 gwaith yn fwy na chyfathrebiadau symudol. Felly, mae defnyddio THz i adeiladu systemau cyfathrebu diwifr cyflym iawn yn ateb addawol i her cyfraddau data uchel, sydd wedi denu diddordeb llawer o dimau ymchwil a diwydiannau. Ym mis Medi 2017, rhyddhawyd y safon cyfathrebu diwifr THz gyntaf IEEE 802.15.3d-2017, sy'n diffinio cyfnewid data pwynt-i-bwynt yn yr ystod amledd THz isaf o 252-325 GHz. Gall yr haen gorfforol amgen (PHY) o'r ddolen gyflawni cyfraddau data hyd at 100 Gbps ar wahanol led band.
Sefydlwyd y system gyfathrebu THz lwyddiannus gyntaf o 0.12 THz yn 2004, a gwireddwyd y system gyfathrebu THz o 0.3 THz yn 2013. Mae Tabl 1 yn rhestru cynnydd ymchwil systemau cyfathrebu terahertz yn Japan o 2004 i 2013.
Tabl 1 Cynnydd ymchwil systemau cyfathrebu terahertz yn Japan o 2004 i 2013
Disgrifiwyd strwythur antena system gyfathrebu a ddatblygwyd yn 2004 yn fanwl gan Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) yn 2005. Cyflwynwyd cyfluniad yr antena mewn dau achos, fel y dangosir yn Ffigur 2.
Ffigur 2 Diagram sgematig o system gyfathrebu diwifr NTT 120 GHz Japan
Mae'r system yn integreiddio trosi ffotodrydanol ac antena ac yn mabwysiadu dau ddull gweithio:
1. Mewn amgylchedd dan do agos, mae'r trosglwyddydd antena planar a ddefnyddir dan do yn cynnwys sglodion ffotodeuod cludwr llinell sengl (UTC-PD), antena slot planar a lens silicon, fel y dangosir yn Ffigur 2(a).
2. Mewn amgylchedd awyr agored pellter hir, er mwyn gwella dylanwad colled trosglwyddo mawr a sensitifrwydd isel y synhwyrydd, rhaid i antena'r trosglwyddydd gael enillion uchel. Mae'r antena terahertz presennol yn defnyddio lens optegol Gaussaidd gydag enillion o fwy na 50 dBi. Dangosir y cyfuniad o'r corn porthiant a'r lens dielectrig yn Ffigur 2(b).
Yn ogystal â datblygu system gyfathrebu 0.12 THz, datblygodd NTT system gyfathrebu 0.3THz hefyd yn 2012. Trwy optimeiddio parhaus, gall y gyfradd drosglwyddo fod mor uchel â 100Gbps. Fel y gwelir o Dabl 1, mae wedi gwneud cyfraniad mawr at ddatblygiad cyfathrebu terahertz. Fodd bynnag, mae gan y gwaith ymchwil cyfredol anfanteision amledd gweithredu isel, maint mawr a chost uchel.
Mae'r rhan fwyaf o'r antenâu terahertz a ddefnyddir ar hyn o bryd wedi'u haddasu o antenâu tonnau milimetr, ac ychydig iawn o arloesedd sydd mewn antenâu terahertz. Felly, er mwyn gwella perfformiad systemau cyfathrebu terahertz, tasg bwysig yw optimeiddio antenâu terahertz. Mae Tabl 2 yn rhestru cynnydd ymchwil cyfathrebu THz yr Almaen. Mae Ffigur 3 (a) yn dangos system gyfathrebu diwifr THz gynrychioliadol sy'n cyfuno ffotonig ac electroneg. Mae Ffigur 3 (b) yn dangos yr olygfa brawf twnnel gwynt. A barnu o'r sefyllfa ymchwil gyfredol yn yr Almaen, mae gan ei ymchwil a'i ddatblygiad anfanteision hefyd megis amledd gweithredu isel, cost uchel ac effeithlonrwydd isel.
Tabl 2 Cynnydd ymchwil cyfathrebu THz yn yr Almaen
Ffigur 3 Golygfa brawf twnnel gwynt
Mae Canolfan TGCh CSIRO hefyd wedi cychwyn ymchwil ar systemau cyfathrebu diwifr dan do THz. Astudiodd y ganolfan y berthynas rhwng y flwyddyn a'r amledd cyfathrebu, fel y dangosir yn Ffigur 4. Fel y gwelir o Ffigur 4, erbyn 2020, mae ymchwil ar gyfathrebu diwifr yn tueddu at y band THz. Mae'r amledd cyfathrebu uchaf sy'n defnyddio'r sbectrwm radio yn cynyddu tua deg gwaith bob ugain mlynedd. Mae'r ganolfan wedi gwneud argymhellion ar y gofynion ar gyfer antenâu THz ac wedi cynnig antenâu traddodiadol fel cyrn a lensys ar gyfer systemau cyfathrebu THz. Fel y dangosir yn Ffigur 5, mae dau antena corn yn gweithio ar 0.84THz ac 1.7THz yn y drefn honno, gyda strwythur syml a pherfformiad trawst Gaussaidd da.
Ffigur 4 Perthynas rhwng blwyddyn ac amlder
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Ffigur 5 Dau fath o antenâu corn
Mae'r Unol Daleithiau wedi cynnal ymchwil helaeth ar allyriadau a chanfod tonnau terahertz. Mae labordai ymchwil terahertz enwog yn cynnwys y Jet Propulsion Laboratory (JPL), y Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), Labordy Cenedlaethol yr Unol Daleithiau (LLNL), y National Awyrenneg a'r Gofod Gweinyddiaeth Genedlaethol (NASA), y National Science Foundation (NSF), ac ati. Mae antenâu terahertz newydd ar gyfer cymwysiadau terahertz wedi'u cynllunio, megis antenâu bowtie ac antenâu llywio trawst amledd. Yn ôl datblygiad antenâu terahertz, gallwn gael tri syniad dylunio sylfaenol ar gyfer antenâu terahertz ar hyn o bryd, fel y dangosir yn Ffigur 6.
Ffigur 6 Tri syniad dylunio sylfaenol ar gyfer antenâu terahertz
Mae'r dadansoddiad uchod yn dangos, er bod llawer o wledydd wedi rhoi sylw mawr i antenâu terahertz, ei fod yn dal i fod yn y cyfnod archwilio a datblygu cychwynnol. Oherwydd colled lledaeniad uchel ac amsugno moleciwlaidd, mae antenâu THz fel arfer yn gyfyngedig gan bellter trosglwyddo a sylw. Mae rhai astudiaethau'n canolbwyntio ar amleddau gweithredu is yn y band THz. Mae ymchwil antenâu terahertz presennol yn canolbwyntio'n bennaf ar wella enillion trwy ddefnyddio antenâu lens dielectrig, ac ati, a gwella effeithlonrwydd cyfathrebu trwy ddefnyddio algorithmau priodol. Yn ogystal, mae sut i wella effeithlonrwydd pecynnu antenâu terahertz hefyd yn fater brys iawn.
Antenâu THz cyffredinol
Mae yna lawer o fathau o antenâu THz ar gael: antenâu deupol gyda cheudodau conigol, araeau adlewyrchydd cornel, deupolau bowtie, antenâu planar lens dielectrig, antenâu ffotoddargludol ar gyfer cynhyrchu ffynonellau ymbelydredd ffynhonnell THz, antenâu corn, antenâu THz yn seiliedig ar ddeunyddiau graffen, ac ati. Yn ôl y deunyddiau a ddefnyddir i wneud antenâu THz, gellir eu rhannu'n fras yn antenâu metel (antenâu corn yn bennaf), antenâu dielectrig (antenâu lens), ac antenâu deunydd newydd. Mae'r adran hon yn rhoi dadansoddiad rhagarweiniol o'r antenâu hyn yn gyntaf, ac yna yn yr adran nesaf, cyflwynir pum antena THz nodweddiadol yn fanwl a'u dadansoddi'n fanwl.
1. Antenâu metel
Mae'r antena corn yn antena metel nodweddiadol sydd wedi'i chynllunio i weithio yn y band THz. Corn conigol yw antena derbynnydd tonnau milimetr clasurol. Mae gan antenâu rhychog a modd deuol lawer o fanteision, gan gynnwys patrymau ymbelydredd cymesur cylchdro, enillion uchel o 20 i 30 dBi a lefel trawsbolareiddio isel o -30 dB, ac effeithlonrwydd cyplu o 97% i 98%. Y lled band sydd ar gael ar gyfer y ddau antena corn yw 30%-40% a 6%-8%, yn y drefn honno.
Gan fod amledd tonnau terahertz yn uchel iawn, mae maint yr antena corn yn fach iawn, sy'n gwneud prosesu'r corn yn anodd iawn, yn enwedig wrth ddylunio araeau antena, ac mae cymhlethdod y dechnoleg brosesu yn arwain at gost ormodol a chynhyrchu cyfyngedig. Oherwydd yr anhawster wrth weithgynhyrchu gwaelod y dyluniad corn cymhleth, defnyddir antena corn syml ar ffurf corn conigol neu gonigol fel arfer, a all leihau'r gost a chymhlethdod y broses, a gellir cynnal perfformiad ymbelydredd yr antena yn dda.
Antena metel arall yw antena pyramid tonnau teithiol, sy'n cynnwys antena tonnau teithiol wedi'i hintegreiddio ar ffilm dielectrig 1.2 micron ac wedi'i hatal mewn ceudod hydredol wedi'i ysgythru ar wafer silicon, fel y dangosir yn Ffigur 7. Mae'r antena hon yn strwythur agored sy'n gydnaws â deuodau Schottky. Oherwydd ei strwythur cymharol syml a'i gofynion gweithgynhyrchu isel, gellir ei defnyddio'n gyffredinol mewn bandiau amledd uwchlaw 0.6 THz. Fodd bynnag, mae lefel y llabed ochr a lefel traws-bolareiddio'r antena yn uchel, yn ôl pob tebyg oherwydd ei strwythur agored. Felly, mae ei effeithlonrwydd cyplu yn gymharol isel (tua 50%).
Ffigur 7 Antena pyramid tonnau teithiol
2. Antena dielectrig
Mae'r antena dielectrig yn gyfuniad o swbstrad dielectrig a rheiddiadur antena. Trwy ddylunio priodol, gall yr antena dielectrig gyflawni paru impedans â'r synhwyrydd, ac mae ganddo fanteision proses syml, integreiddio hawdd, a chost isel. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymchwilwyr wedi dylunio sawl antena tân ochr band cul a band eang a all gydweddu â synwyryddion impedans isel antenâu dielectrig terahertz: antena pili-pala, antena siâp U dwbl, antena cyfnodol log, ac antena sinwsoidaidd cyfnodol log, fel y dangosir yn Ffigur 8. Yn ogystal, gellir dylunio geometregau antena mwy cymhleth trwy algorithmau genetig.
Ffigur 8 Pedwar math o antenâu planar
Fodd bynnag, gan fod yr antena dielectrig wedi'i chyfuno â swbstrad dielectrig, bydd effaith ton arwyneb yn digwydd pan fydd yr amledd yn tueddu i'r band THz. Bydd yr anfantais angheuol hon yn achosi i'r antena golli llawer o egni yn ystod y llawdriniaeth ac yn arwain at ostyngiad sylweddol yn effeithlonrwydd ymbelydredd yr antena. Fel y dangosir yn Ffigur 9, pan fydd ongl ymbelydredd yr antena yn fwy na'r ongl torri i ffwrdd, mae ei egni wedi'i gyfyngu yn y swbstrad dielectrig ac wedi'i gyplysu â modd y swbstrad.
Ffigur 9 Effaith tonnau arwyneb yr antena
Wrth i drwch y swbstrad gynyddu, mae nifer y moddau uchel-drefn yn cynyddu, ac mae'r cyplu rhwng yr antena a'r swbstrad yn cynyddu, gan arwain at golli ynni. Er mwyn gwanhau effaith y tonnau arwyneb, mae tri chynllun optimeiddio:
1) Llwythwch lens ar yr antena i gynyddu'r enillion trwy ddefnyddio nodweddion ffurfio trawst tonnau electromagnetig.
2) Lleihau trwch y swbstrad i atal cynhyrchu moddau uchel-drefn o donnau electromagnetig.
3) Amnewid y deunydd dielectrig swbstrad gyda bwlch band electromagnetig (EBG). Gall nodweddion hidlo gofodol EBG atal moddau uchel-drefn.
3. Antenâu deunydd newydd
Yn ogystal â'r ddau antena uchod, mae antena terahertz hefyd wedi'i gwneud o ddeunyddiau newydd. Er enghraifft, yn 2006, cynigiodd Jin Hao et al. antena deupol nanotube carbon. Fel y dangosir yn Ffigur 10 (a), mae'r deupol wedi'i wneud o nanotubeau carbon yn lle deunyddiau metel. Astudiodd briodweddau is-goch ac optegol yr antena deupol nanotube carbon yn ofalus a thrafododd nodweddion cyffredinol yr antena deupol nanotube carbon hyd cyfyngedig, megis rhwystriant mewnbwn, dosbarthiad cerrynt, enillion, effeithlonrwydd a phatrwm ymbelydredd. Mae Ffigur 10 (b) yn dangos y berthynas rhwng yr rhwystriant mewnbwn ac amledd yr antena deupol nanotube carbon. Fel y gwelir yn Ffigur 10 (b), mae gan ran ddychmygol yr rhwystriant mewnbwn seroau lluosog ar amleddau uwch. Mae hyn yn dangos y gall yr antena gyflawni atseiniau lluosog ar wahanol amleddau. Yn amlwg, mae'r antena nanotube carbon yn arddangos atseiniau o fewn ystod amledd benodol (amleddoedd THz is), ond nid yw'n gallu atseinio o gwbl y tu allan i'r ystod hon.
Ffigur 10 (a) Antena deupol nanotube carbon. (b) Cromlin impedans-amledd mewnbwn
Yn 2012, cynigiodd Samir F. Mahmoud ac Ayed R. AlAjmi strwythur antena terahertz newydd yn seiliedig ar nanotubiau carbon, sy'n cynnwys bwndel o nanotubiau carbon wedi'u lapio mewn dwy haen dielectrig. Yr haen dielectrig fewnol yw haen ewyn dielectrig, a'r haen dielectrig allanol yw haen metadeunydd. Dangosir y strwythur penodol yn Ffigur 11. Trwy brofion, mae perfformiad ymbelydredd yr antena wedi'i wella o'i gymharu â nanotubiau carbon un wal.
Ffigur 11 Antena terahertz newydd yn seiliedig ar nanotubiau carbon
Mae'r antenâu terahertz deunydd newydd a gynigiwyd uchod yn dri dimensiwn yn bennaf. Er mwyn gwella lled band yr antena a gwneud antenâu cydymffurfiol, mae antenâu graffen planar wedi derbyn sylw eang. Mae gan graffen nodweddion rheoli parhaus deinamig rhagorol a gall gynhyrchu plasma arwyneb trwy addasu'r foltedd rhagfarn. Mae plasma arwyneb yn bodoli ar y rhyngwyneb rhwng swbstradau cyson dielectrig positif (megis Si, SiO2, ac ati) a swbstradau cyson dielectrig negatif (megis metelau gwerthfawr, graffen, ac ati). Mae nifer fawr o "electronau rhydd" mewn dargludyddion fel metelau gwerthfawr a graffen. Gelwir yr electronau rhydd hyn hefyd yn blasmâu. Oherwydd y maes potensial cynhenid yn y dargludydd, mae'r plasmaau hyn mewn cyflwr sefydlog ac nid ydynt yn cael eu haflonyddu gan y byd y tu allan. Pan fydd ynni'r don electromagnetig digwyddiadol yn cael ei gyplysu â'r plasmaau hyn, bydd y plasmaau'n gwyro o'r cyflwr cyson ac yn dirgrynu. Ar ôl y trawsnewidiad, mae'r modd electromagnetig yn ffurfio ton magnetig draws ar y rhyngwyneb. Yn ôl y disgrifiad o berthynas gwasgariad plasma arwyneb metel gan y model Drude, ni all metelau gyplysu'n naturiol â thonnau electromagnetig mewn gofod rhydd a throsi ynni. Mae angen defnyddio deunyddiau eraill i gyffroi tonnau plasma arwyneb. Mae tonnau plasma arwyneb yn dirywio'n gyflym i gyfeiriad cyfochrog y rhyngwyneb metel-swbstrad. Pan fydd y dargludydd metel yn dargludo i gyfeiriad perpendicwlar i'r wyneb, mae effaith croen yn digwydd. Yn amlwg, oherwydd maint bach yr antena, mae effaith croen yn y band amledd uchel, sy'n achosi i berfformiad yr antena ostwng yn sydyn ac ni all fodloni gofynion antenâu terahertz. Nid yn unig mae gan blasmon arwyneb graffen rym rhwymo uwch a cholled is, ond mae hefyd yn cefnogi tiwnio trydanol parhaus. Yn ogystal, mae gan graffen ddargludedd cymhleth yn y band terahertz. Felly, mae lluosogi tonnau araf yn gysylltiedig â'r modd plasma ar amleddau terahertz. Mae'r nodweddion hyn yn dangos yn llawn hyfywedd graffen i ddisodli deunyddiau metel yn y band terahertz.
Yn seiliedig ar ymddygiad polareiddio plasmonau arwyneb graffen, mae Ffigur 12 yn dangos math newydd o antena stribed, ac yn cynnig siâp band nodweddion lledaeniad tonnau plasma mewn graffen. Mae dyluniad band antena tiwniadwy yn darparu ffordd newydd o astudio nodweddion lledaeniad antenâu terahertz deunydd newydd.
Ffigur 12 Antena stribed newydd
Yn ogystal ag archwilio elfennau antena terahertz deunydd newydd uned, gellir dylunio antenâu terahertz nanopatch graffen hefyd fel araeau i adeiladu systemau cyfathrebu antena aml-fewnbwn aml-allbwn terahertz. Dangosir strwythur yr antena yn Ffigur 13. Yn seiliedig ar briodweddau unigryw antenâu nanopatch graffen, mae gan yr elfennau antena ddimensiynau ar raddfa micron. Mae dyddodiad anwedd cemegol yn syntheseiddio gwahanol ddelweddau graffen yn uniongyrchol ar haen nicel denau ac yn eu trosglwyddo i unrhyw swbstrad. Trwy ddewis nifer priodol o gydrannau a newid y foltedd rhagfarn electrostatig, gellir newid cyfeiriad yr ymbelydredd yn effeithiol, gan wneud y system yn ail-gyflunioadwy.
Ffigur 13 Arae antena terahertz nanopatch graffen
Mae ymchwil i ddeunyddiau newydd yn gyfeiriad cymharol newydd. Disgwylir i arloesi deunyddiau dorri trwy gyfyngiadau antenâu traddodiadol a datblygu amrywiaeth o antenâu newydd, megis metadeunyddiau y gellir eu hailgyflunio, deunyddiau dau ddimensiwn (2D), ac ati. Fodd bynnag, mae'r math hwn o antena yn dibynnu'n bennaf ar arloesi deunyddiau newydd a datblygiad technoleg prosesu. Beth bynnag, mae datblygu antenâu terahertz yn gofyn am ddeunyddiau arloesol, technoleg brosesu fanwl gywir a strwythurau dylunio newydd i fodloni gofynion enillion uchel, cost isel a lled band eang antenâu terahertz.
Mae'r canlynol yn cyflwyno egwyddorion sylfaenol tri math o antenâu terahertz: antenâu metel, antenâu dielectrig ac antenâu deunydd newydd, ac yn dadansoddi eu gwahaniaethau a'u manteision ac anfanteision.
1. Antena metel: Mae'r geometreg yn syml, yn hawdd ei phrosesu, yn gymharol gost isel, ac mae'r gofynion ar gyfer deunyddiau swbstrad yn isel. Fodd bynnag, mae antenâu metel yn defnyddio dull mecanyddol i addasu safle'r antena, sy'n dueddol o wneud gwallau. Os nad yw'r addasiad yn gywir, bydd perfformiad yr antena yn cael ei leihau'n fawr. Er bod yr antena metel yn fach o ran maint, mae'n anodd ei chydosod gyda chylched planar.
2. Antena dielectrig: Mae gan yr antena dielectrig rwystriant mewnbwn isel, mae'n hawdd ei baru â synhwyrydd rwystriant isel, ac mae'n gymharol syml i'w gysylltu â chylched planar. Mae siapiau geometrig antenâu dielectrig yn cynnwys siâp pili-pala, siâp U dwbl, siâp logarithmig confensiynol a siâp sin cyfnodol logarithmig. Fodd bynnag, mae gan antenâu dielectrig ddiffyg angheuol hefyd, sef yr effaith tonnau arwyneb a achosir gan y swbstrad trwchus. Yr ateb yw llwytho lens a disodli'r swbstrad dielectrig â strwythur EBG. Mae'r ddau ateb yn gofyn am arloesedd a gwelliant parhaus mewn technoleg prosesau a deunyddiau, ond gall eu perfformiad rhagorol (megis omnidirectionalrwydd ac atal tonnau arwyneb) ddarparu syniadau newydd ar gyfer ymchwil antenâu terahertz.
3. Antenâu deunydd newydd: Ar hyn o bryd, mae antenâu deupol newydd wedi'u gwneud o nanotiwbiau carbon a strwythurau antenâu newydd wedi'u gwneud o fetaddeunyddiau wedi ymddangos. Gall deunyddiau newydd ddod â datblygiadau perfformiad newydd, ond y rhagdybiaeth yw arloesedd gwyddor deunyddiau. Ar hyn o bryd, mae'r ymchwil ar antenâu deunydd newydd yn dal i fod yn y cyfnod archwilio, ac nid yw llawer o dechnolegau allweddol yn ddigon aeddfed.
I grynhoi, gellir dewis gwahanol fathau o antenâu terahertz yn ôl gofynion dylunio:
1) Os oes angen dyluniad syml a chost cynhyrchu isel, gellir dewis antenâu metel.
2) Os oes angen integreiddio uchel ac impedans mewnbwn isel, gellir dewis antenâu dielectrig.
3) Os oes angen datblygiad perfformiad, gellir dewis antenâu deunydd newydd.
Gellir addasu'r dyluniadau uchod hefyd yn ôl gofynion penodol. Er enghraifft, gellir cyfuno dau fath o antenâu i gael mwy o fanteision, ond rhaid i'r dull cydosod a'r dechnoleg ddylunio fodloni gofynion mwy llym.
I ddysgu mwy am antenâu, ewch i:
Amser postio: Awst-02-2024
