Cum favore wireless machinis augeretur, opera data novam periodum celeritatis evolutionis inierunt, etiam ut percrebrescente incremento notitiarum officiorum. In praesentia magna applicationum numerus paulatim migrat ex computatris ad machinas wireless ut mobiles, quae facilia sunt ad tempus reale portandum et operandum, sed haec condicio etiam ad celeri incremento perduxit ad mercaturam datam et inopiam copiarum . Secundum statistica, notitia in mercatu Gbps vel etiam Tbps in proximo 10 ad 15 annos pervenire potest. Nunc, THz communicatio ad ratem data Gbps pervenit, dum tabulae notitiae Tbps adhuc in primis evolutionis gradibus sunt. Relativa charta recenset progressus recentissimas in Gbps datarum rates in cohorte THz fundatarum et praedicat Tbps per multiplicationem polarizationem obtineri posse. Ergo, ut notitias transmissionis augeat, solutio fieri potest ut novam cohortem frequentiam, quae est cohortis terahertz, quae in "blank area" est, inter microwaves et ultrarubrum lumen est. In Conferentia Radiocommunicationis Mundi ITU (WRC-19) in 2019, frequentia ampliatio 275-450GHz adhibita est ad officia mobilia terraque certa. Ex his constare potest quod terahertz systemata communicationis wireless multorum inquisitorum animos advertit.
Terahertz undae electromagneticae plerumque definiuntur frequentiae cohortis 0.1-10THz (1THz=1012Hz) cum necem 0.0—3 mm. Secundum vexillum IEEE, fluctus terahertz definiuntur 0.3-10THz. Figura 1 ostendit terahertz cohortem frequentiam inter microwaves et lumen infrarubrum esse.
Fig. 1 Schematic diagram of THz frequency band.
Progressus Terahertz Antennas
Quamquam investigatio terahertz saeculo XIX incepit, tamen tunc campus independens non studuit. Investigatio de radialis terahertz maxime in cohorte longe infrara posita est. Non usque ad medium ad saeculum XX, quod investigatores millimetre undam investigationis ad cohortem terahertz et ad investigationes technologias speciales deducendas inceperunt.
Annis 1980s, fontes radialis terahertz emergens applicationem terahertz fluctuum in systematis practicis fieri fecit. Cum saeculo XXI, technologiae communicationis wireless celeriter processit, et postulatio hominum informationum et incrementa instrumentorum communicationis severiores necessitates in rate communicationis notitia proposuit. Ideo, una ex provocationibus technologiarum futurarum communicationis est operari per alterum in uno loco in loco secundo per altum dato rate of gigabitorum. Sub hodierna evolutione oeconomica, spectri opes in dies vix factae sunt. Attamen requisita humana ad facultatem et celeritatem communicationis infinita sunt. Ad problema spectri obstructionis, multae societates technologiae multipliciter-input multae output (MIMO) utuntur ad meliorem spectrum efficientiam et capacitatem systematis per multiplicationem spatialem. Cum progressione 5G reticulorum, nexus notitiae celeritas cuiusque user Gbps superabit, et negotiatio statio ignobilium signanter augebit. Pro traditionibus millimetris fluctus systemata communicationis, proin nexus ingentes notitias rivorum tractari non poterunt. Praeterea, ob influentiam visus, transmissio distantia communicationis infrarubri brevis est et locus instrumenti communicationis eius figitur. Fluctus ergo THz, qui inter microwaves et ultrarubrum sunt, adhiberi possunt ad alta velocitate systemata communicationis construendi, et rationes transmissionis datas augere utendo nexus THz.
Fluctus Terahertz latiorem communicationem praebere potest, eiusque frequentia circa 1000 tempora communicationum mobilium habet. THz ergo utens ad aedificandum systemata communicationis wireless ultra-magni celeritatem est pollicens solutionem provocationis magnarum datarum rates, quae utilitates multorum investigationum iunctorum et industriarum attraxit. Mense Septembri 2017, primum THz vexillum communicationis wireless IEEE 802.15.3d-2017 dimissum est, quod punctum ut-punctum notitiarum commutationum in inferioribus THz plurium 252-325 GHz definit. Alterum stratum physicum (PHY) nexus consequi potest rates datas usque ad 100 Gbps in diversis fasciis.
Prima ratio communicationis felix THz 0.12 THz in 2004 constituta est, et THz systema communicationis 0.3 THz anno 2013. perceptum est. Tabula 1 enumerat progressus investigationis systematum communicationis terahertz in Iaponia ab 2004 ad 2013 .
Mensa 1 Investigatio progressus systematis communicationis terahertz in Iaponia ab anno 2004 ad 2013
Antennae structura systematis communicationis anno 2004 explicatum a Nippon Telegrapho et Telephone Corporation (NTT) anno 2005 descriptum est. Antennae conformatio duobus casibus introducta est, ut in Figura II ostensum est.
Figurae 2 Schematicae Iaponiae schematis NTT 120 GHz wireless communicationis systematis
Systema photoelectricae conversionis et antennae integrat et duos modos operantes adiuvat:
1. In ambitu prope amet, antennae transfusoris planae domesticarum adhibitarum constat e photographica unius lineae photographicae (UTC-PD) spumae, antennae rimae planae et lens silicon, ut in Figura 2(a).
2. In ambitu velit diuturno, ut auctoritas magnae transmissionis detrimentum et humilem sensibilitatem detectoris emendare possit, antenna transfusor magnum lucrum habere debet. Exsistentis terahertz antenna utitur Gaussian lens optica cum lucro plus quam 50 dBi. Cornu cibarium et iuncturae lens dielectricae in Figura 2(b) ostenditur.
Praeter systematis communicationis in evolutionem 0.12 THz, NTT etiam evolvit 0.3THz systematis communicationis in MMXII. Per continuam optimam, rate transmissio tantum potest esse quam 100Gbps. Ut ex Tabula I constare potest, multum confert ad communicationem evolutionis terahertz. Investigationes autem hodiernae laborant incommoda humilium frequentiae operantium, magnas magnitudines et sumptus magnos.
Pleraque terahertz antennae nunc adhibitae ab antenna millimetris undarum modificantur, et in antenna terahertz parum innovatur. Ideo ad emendandum terahertz systemata communicationis perficiendum, magni momenti opus est antennas terahertz optimize. Tabula 2 investigationis progressus communicationis Germanicae THz enumerat. Figura 3 (a) repraesentativum THz wireless communicationis systematis coniungendi photonicis et electronicis demonstrat. Figura 3 (b) ventus cuniculum test scaena ostendit. Iudicans de condicione investigationis hodiernae in Germania, eius investigationis et progressus etiam incommoda habet ut frequentia operativa humilis, sumptus et efficacia minora.
Tabula 2 Investigationis progressus communicationis THz in Germania
Figura III Ventus cuniculum test scaena
CSIRO ICT Centrum etiam investigationem in THz instrumentorum communicationis socialis instrumentis in tectis wireless instruxit. Centrum studuit necessitudinis inter annum et frequentiam communicationis, ut in Figura ostensum est 4. Ut ex Figura 4, ab 2020 constare potest, investigatio de communicationibus wireless ad cohortem THz tendit. Maxima frequentatio communicationis utens in spectro radiophonico augetur deciens vicensimo quoque anno. Centrum suasiones ad antennas THz requisitas fecit et antennas traditionales sicut cornua et lentium pro systematibus communicationis THz proposuit. Ut in Figura 5, duae antennae cornu laborant ad 0.84THz et 1.7THz respective, simplici structura et bono trabe Gaussiani perficiendi.
Figura 4 Relatio inter annum et frequentiam
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Figura V Antennae corneae duo genera
Americae Foederatae in emissione et detectione undarum terahertz multam investigationem gesserunt. Inclyta terahertz investigationis laboratatoria includunt Jet Propulsio Laboratorium (JPL), Stanford Linear Accelerator Centrum (SLAC), US National Laboratorium (LLNL), National Aeronautica et Administrationis Spatii (NASA), Scientiae Nationalis (NSF), etc. Antennae novae terahertz ad applicationes terahertz dispositae sunt, sicut antennae arcus et frequentia trabes antennae gubernantes. Secundum antennae terahertz evolutionem, tres notiones fundamentales designare possumus pro terahertz antennas nunc, ut in Figura VI ostensum est.
Figura 6 Tres notiones fundamentales notiones pro terahertz antennas
Ex superioribus analysi demonstrat quod, licet multae nationes antennas terahertz attulissent, tamen in prima exploratione et evolutione adhuc sunt. Ob altitudinem propagationis detrimentum et effusio hypothetica, THz antennae plerumque per transmissionem et spatium et coverage circumscribuntur. Quaedam studia in frequentiis operariis inferioribus in cohorte THz intendunt. Existens terahertz antennae investigationis maxime spectat ad lucrum augendum utendo antennas dielectric lens etc., et efficientiam communicationis augens utendo algorithmis opportunis. In addition, quomodo emendare efficientiam terahertz antennae packaging exitus etiam valde urget.
Antennas generales THz
Antennae THz praesto sunt multa genera: antennae dipole cum cavitatibus conicis, angularis pondero vestit, dipole arcus, antennae dielectricae lens planae, antennae photoconductivae THz fons radiorum fontes generandi, antennas cornus, antennas THz in materiis graphene fundatis, etc. materies ad antennas THz faciendas, in antennas metallicas (maxime antennas cornu), antennas dielectricas (antennas lens), et novas antennas materiales dividi possunt. Haec sectio primum dat analysim praeviam harum antennarum, ac deinde in sectione sequenti, quinque antennae THz typicae singillatim inducuntur et in profundum resolvuntur.
1. Metal antenna
Antennae cornu antennae metallicae typicae est quae in cohorte THz operari destinatur. Antenna classicae millimetre undae receptatoris est cornu conicum. Antennae coagmentatae et dualis modi multae utilitates habent, inclusa exemplaria radiorum symmetriarum rotativa, alta lucra 20 ad 30 dBi et humilis crucis polarizationis gradu -30 dB, et iuncturae efficientiae 97% ad 98%. In promptu bandae antennae duorum cornuum sunt 30%-40% et 6%-8%, respective.
Cum frequentia terahertz fluctuum sit altissima, magnitudo antennae corneae valde parva est, quae processus cornu difficillimum facit, praesertim in consilio antennae vestit, et multiplicitas technologiae processus ad nimium sumptus et adducit. contracta productio. Ob difficultatem in fabricando fundo complexi cornuum designandum, antenna simplex cornu in specie cornu conicum vel conicum adhiberi solet, quod sumptus et processus multiplicitatem minuere potest, et antennae radiorum observantia defendi potest; bene.
Antennae alterae metallicae est antennae undae peregrinantis antennae, quae consistit in antennae undae itineris integratae in 1.2 micron dielectric cinematographico et suspenso in cavitate longitudinali super laganum siliconis appositum, ut in Figura 7. Haec antenna aperta structura est. componi cum Schottky Diod. Ob eius relative simplicem structuram et humilem requisita fabricandi, plerumque in vinculis crebrioribus supra 0.6 THz adhiberi potest. Autem, sidelobe planities et ambitus polarizationis antennae altae sunt, probabiliter ob structuram eius apertam. Ergo efficientia eius coniunctio est humilis respective (circiter L%).
Figurae 7 Iter fluctus pyramidalis antennae
2. Antenna Dieelectrica
Antenna dielectrica est coniunctio subiecta dielectric et antenna radiator. Per proprium consilium, antenna dielectrici impedimentum congruens cum detectore consequi potest, et commoda processus simplicis, integrationis facilis, et humilis sumptus habet. Superioribus annis, investigatores aliquot antennas laterales et ignium angularis angustas et anticas laterales ignium quae aequare possunt antennas dielectric terahertz detegere: antennae papilionum, antennae duplices U-formatae, antennae logae periodicae, et antennae log-periodicae sinusoidales, sicut VIII. Praeterea, antennae geometriae magis compositae per algorithmos geneticae designari possunt.
Figurae 8 quattuor genera antennae planae
Cum autem antenna dielectric cum subiecto dielectric coniuncta sit, effectus fluctus superficies erit cum frequentia ad cohortem THz tendit. Hoc incommodum fatale faciet antennae multum energiae in operatione amittere et deduci ad significantem reductionem in antennae radiorum efficientiae. Ut patet in Figura 9, cum antennae angulus radialis maior sit quam abscissura angulus, eius vis in subiecto dielectric coarctatur et cum modo substrati coniungitur.
Figura 9 Antennae fluctus superficies effectus
Cum crassitudo substratum augetur, numerus summus ordo modorum augetur, et coniunctio inter antennas et substrata crescit, inde in detrimentum energiae. Ad effectum aquae superficiei minuendum, tres technicae optimiizationis sunt;
1) Lentem super antennae onerare ut lucrum crescat utendo characterum electromagneticorum undis collucentem.
2) Reducere crassitudinem subiecti ad supprimendam generationem summi ordinis modorum electromagneticorum fluctuum.
3) Repone subiectum dielectric materia cum gap band electromagnetica (EBG). Proprietates locales eliquationis EBG modos summus ordinis supprimere possunt.
3. Nova materia antennae
Praeter has duas antennas, antenna terahertz etiam ex novis materiis facta est. Pro exemplo, in MMVI, Jin Hao et al. antennae dipole carbonis nanotube proposuit. Ut in Figura 10 (a), dipole facta est ex nanotubis carbonis loco materiae metallicae. Antennae dipole nanotube carbonis proprietates infraredas et opticas diligenter pervestigavit et de notis generalibus antennae dipole nanotube carbonis longitudinis finitae disputavit, ut input impedimentum, distributio currentis, lucri, efficientiae et exemplaris radialis. Figura 10 (b) relationem ostendit inter input impedimentum et frequentiam antennae dipole nanotube carbonis. Ut in Figura 10(b) videri potest, pars imaginaria initus impedimenti plures zeros in altioribus frequentiis habet. Hoc indicat antenna multas resonationes consequi posse in diversis frequentiis. Patet, antenna carbonis nanotube resonans in quadam frequentia (inferioribus frequentiis THz), sed extra hunc ambitum resonare omnino nequit.
Figura 10 (a) Carbon nanotube dipole antennae. (B) Input impedimentum-frequency curvae
Anno 2012, Samir F. Mahmoud et Ayed R. AlAjmi proposuerunt novam structuram antennae terahertz in nanotubis carbonis fundatam, quae constat ex fasciculo nanotubae carbonis duobus stratis dielectricis involutis. Internus stratum dielectric est iacuit dielectric spuma, et stratum dielectric externum iacuit mematerial. Speciosa structura in Figura 11. Per probationem, antennae effectus radiophonicus emendatur comparatus cum nanotubis carbonis simplicibus munitis.
Figura 11 Nova terahertz antennae innixa carbonis nanotubes
Nova materia antennae terahertz supra propositae sunt maxime tres dimensiones. Ut bandam antennae meliorem efficiant et antennas conformes faciant, antennae graphenae planae magnam diligentiam acceperunt. Graphene optimam dynamicam habet proprietates continuas potestates et plasma superficiei generare potest componendo intentioni studio. Superficies plasma exsistit in medio inter positivas dielectricas substratas constantes (ut Si, SiO2, etc.) et negativa dielectricae constantes subiectae (ut metalla pretiosa, graphene, etc.). Magnus numerus "liberorum electronum" in conductoribus sunt sicut metallis pretiosis et graphene. Hae electronicae liberae plasmas etiam vocantur. Ob campum potentialem in conductorem inhaerentem, hae plasmae in statu stabili sunt et ab extra mundum non perturbantur. Cum incidentes electromagneticae energiae his plasmas coniunguntur, plasmas a stabili statu et volvente discedet. Post conversionem, modus electromagneticus transversus facit undam magneticam interfacii. Secundum descriptionem dispersionis relationis plasmatis metallicae superficiei per exemplar Drude, metalla non possunt naturaliter copulare cum undis electromagneticis in libero spatio et industriam convertendi. Necesse est aliis materiis uti ad plasma superficiei fluctus excitandum. Fluctus superficies plasmatis celeriter in directum parallelae interfaciei metallo-substrati corrumpuntur. Cum metallum conductor in directum ad superficiem perpendicularem agit, effectus pellis fit. Patet, propter parvitatem antennae, est effectus cutis in magna frequentia cohortis, quae facit antennae effectus decidere acriter et non potest metus terahertz antennae. Plasmon superficies graphenae non solum vim obligandi maiorem et detrimentum inferiorem habet, sed etiam tuning electricam continuam sustinet. Praeterea graphene implicatam conductivity in terahertz band habet. Ergo propagationis unda tarda refertur ad modum plasma in terahertz frequentiis. Hae notae plene demonstrant facultatem graphenae reponere materiae metallicae in cohorte terahertz.
Figura graphenei plasmonum superficiei fundatur in polarizatione morum, Figura 12 novam speciem detractionis antennae ostendit, et cohortis figuram propagationis notarum plasmatis fluctuum in graphene proponit. Consilium cohortis tunable antennae novam praebet viam ad studium propagandae notarum novarum antennarum materialium terahertz.
Figura 12 Novae habenae antennae
Praeter antennae elementa terahertz explorans unitatem novam, antennae graphene nanopatch terahertz etiam designari potest sicut vestitus ad aedificandum terahertz multi-input multi-output antennae systemata communicationis. Antennae structura in Figura ostenditur 13. Antennae nanopatchae graphenae proprietates singulares fundatae, antennae elementorum dimensiones micron-scale habent. Depositio chemicus vapor directe componit imagines graphenae diversas in strato tenui nickel et eas transfert ad subiectum. Eligendo congruentem numerum partium et mutationes electrostaticarum intentionum, directio radiorum efficaciter mutari potest, systema reconfigurabile facit.
Figura 13 Graphene nanopatch terahertz antenna ordinata
Investigatio novarum materiarum directio nova est relative. Innovatio materiarum expectatur per limitationes antennarum traditionalium rumpere et varias novarum antennarum evolvere, ut metateriales reconfigurabiles, materiae duo dimensiva (2D) etc. Sed hoc genus antennae maxime pendet a innovatione novarum. materias et processus technologiae progressus. In casu, antennae terahertz evolutionis materias amet eget, technologiae technologiae accuratae et novarum structurarum designationis obviam magno quaestui, humilis sumptus et late band longae postulatorum antennarum terahertz.
Antennas terahertz tria genera principalia sequentia inducit: antennas metallicas, antennas dielectricas et antennas novas materiales, eorumque differentias et commoda et incommoda analyses.
1. Metallorum antenna: Geometria est simplex, facilis ad processum, humilis sumptus, et humilis requisita materiae subiectae. Attamen antennae metallicae methodo mechanica utuntur ad positionem antennae aptandae, quae ad errores proclives est. Si temperatio minus recta est, antennae exsecutio valde imminuta erit. Quamquam metallum antennae magnitudine parvae sunt, difficile est cum ambitu plano convenire.
2. Antenna dielectric: Antenna dielectrica impedimentum inputare habet humilem, facile potest respondere cum deprehensione impedimenti minore, et est relative simplex coniungere cum ambitu plano. Figurae geometricae antennae dielectricae includunt papilionem figuram, figuram duplicem U, figuram conventionalem logarithmica et figuram periodicam sine logarithmica. Autem, antennae dielectricae etiam vitium fatale habent, nimirum fluctus superficies effectus a distento crasso causatus est. Solutio est lens onerare et substrata dielectrici cum structura EBG substituere. Utraque solutiones innovationem et continuam emendationem technologiarum et materiarum requirunt, sed praestantissima eorum effectus (qualis omnidirectionalitas et fluctuatio superficiei suppressio) novas ideas investigationi antennarum terahertz praebere possunt.
3. Novae materiae antennae: Nunc, antennae novae dipole e nanotubis carbonis factae et novae antennae structurae e metamateriarum factae apparuerunt. Novae res novas molis perrumpentes efficere possunt, sed praemissa est innovatio materiae scientiarum. Nunc, investigatio de antennarum novis materialibus adhuc in scaena exploratoria est et multae technologiae praecipui satis maturae non sunt.
In summa, species antennae terahertz secundum exigentias designativas sumi possunt:
1) Si simplex consilium et humilis productio sumptus requiruntur, antennae metallicae seligi possunt.
2) Si alta integratio et humilis initus impedientia requiruntur, antennae dielectricae seligi possunt.
3) Si aditus ad perficiendum requiritur, novae materiae antennae seligi possunt.
Praedicta consilia etiam aptari possunt secundum exigentias specificas. Exempli causa, antennae duae species componi possunt ad plura commoda lucranda, sed conventus methodus et ratio technologiae technologiae durioribus requisitis occurrere debent.
Ut plura de antennas discas, vide sis:
Post tempus: Aug-02-2024
