Langattomien laitteiden kasvavan suosion myötä datapalvelut ovat siirtyneet uuteen nopean kehityksen aikakauteen, joka tunnetaan myös datapalvelujen räjähdysmäisenä kasvuna. Tällä hetkellä suuri määrä sovelluksia siirtyy vähitellen tietokoneista langattomiin laitteisiin, kuten matkapuhelimiin, joita on helppo kuljettaa mukana ja käyttää reaaliajassa, mutta tämä tilanne on johtanut myös dataliikenteen nopeaan kasvuun ja kaistanleveysresurssien pulaan. . Tilastojen mukaan datanopeus markkinoilla voi saavuttaa Gbps tai jopa Tbps seuraavien 10-15 vuoden aikana. Tällä hetkellä THz-tiedonsiirto on saavuttanut Gbps-datanopeuden, kun taas Tbps-tiedonsiirtonopeus on vielä kehitysvaiheessa. Asiaan liittyvässä asiakirjassa luetellaan viimeisin edistyminen Gbps-datanopeuksissa THz-kaistan perusteella ja ennustetaan, että Tbps voidaan saada polarisaatiomultipleksoinnilla. Siksi tiedonsiirtonopeuden lisäämiseksi toteuttamiskelpoinen ratkaisu on kehittää uusi taajuuskaista, joka on terahertsikaista, joka on "tyhjällä alueella" mikroaaltojen ja infrapunavalon välissä. ITU World Radiocommunication Conference (WRC-19) -konferenssissa vuonna 2019 taajuusaluetta 275-450 GHz on käytetty kiinteisiin ja maamatkaviestintäpalveluihin. Voidaan nähdä, että langattomat terahertsiviestintäjärjestelmät ovat herättäneet monien tutkijoiden huomion.
Terahertsin sähkömagneettiset aallot määritellään yleensä 0,1-10 THz:n (1 THz = 1012 Hz) taajuuskaistaksi, jonka aallonpituus on 0,03-3 mm. IEEE-standardin mukaan terahertsiaalloiksi määritellään 0,3-10 THz. Kuvassa 1 näkyy, että terahertsitaajuuskaista on mikroaaltojen ja infrapunavalon välissä.
Kuva 1 Kaaviokaavio THz-taajuuskaistasta.
Terahertz-antennien kehitys
Vaikka terahertsitutkimus alkoi 1800-luvulla, sitä ei silloin tutkittu itsenäisenä alana. Terahertsisäteilyn tutkimus keskittyi pääasiassa kauko-infrapunakaistaan. Vasta 1900-luvun puolivälissä ja loppupuolella tutkijat alkoivat viedä millimetriaaltotutkimusta terahertsialueelle ja suorittaa erikoistunutta terahertsiteknologian tutkimusta.
1980-luvulla terahertsisäteilylähteiden ilmaantuminen mahdollisti terahertsiaaltojen soveltamisen käytännön järjestelmissä. 2000-luvulta lähtien langaton viestintätekniikka on kehittynyt nopeasti, ja ihmisten tiedon kysyntä ja viestintälaitteiden lisääntyminen ovat asettaneet tiukempia vaatimuksia viestintädatan siirtonopeudelle. Siksi yksi tulevaisuuden viestintätekniikan haasteista on toimia suurella gigabitin sekunnissa datanopeudella yhdessä paikassa. Nykyisessä talouskehityksessä taajuusresurssit ovat tulleet yhä niukemmaksi. Ihmisten vaatimukset viestintäkyvylle ja -nopeudelle ovat kuitenkin loputtomat. Taajuuksien ruuhkautumisen ongelmaan monet yritykset käyttävät MIMO-tekniikkaa parantaakseen spektrin tehokkuutta ja järjestelmän kapasiteettia spatiaalisen multipleksoinnin avulla. 5G-verkkojen kehittyessä jokaisen käyttäjän datayhteysnopeus ylittää Gbps, ja myös tukiasemien dataliikenne kasvaa merkittävästi. Perinteisissä millimetriaaltoviestintäjärjestelmissä mikroaaltolinkit eivät pysty käsittelemään näitä valtavia tietovirtoja. Lisäksi näkölinjan vaikutuksesta infrapunaviestinnän lähetysetäisyys on lyhyt ja sen viestintälaitteiden sijainti kiinteä. Siksi THz-aaltoja, jotka ovat mikroaaltojen ja infrapunan välissä, voidaan käyttää nopeiden viestintäjärjestelmien rakentamiseen ja tiedonsiirtonopeuksien lisäämiseen käyttämällä THz-linkkejä.
Terahertsiaallot voivat tarjota laajemman viestintäkaistanleveyden, ja sen taajuusalue on noin 1000 kertaa matkaviestintään verrattuna. Siksi THz:n käyttö erittäin nopeiden langattomien viestintäjärjestelmien rakentamiseen on lupaava ratkaisu suurten tiedonsiirtonopeuksien haasteeseen, joka on herättänyt kiinnostusta monissa tutkimusryhmissä ja teollisuudenaloissa. Syyskuussa 2017 julkaistiin ensimmäinen THz:n langaton viestintästandardi IEEE 802.15.3d-2017, joka määrittelee pisteestä pisteeseen tiedonsiirron alemmalla THz:n taajuusalueella 252-325 GHz. Linkin vaihtoehtoinen fyysinen kerros (PHY) voi saavuttaa jopa 100 Gbps:n tiedonsiirtonopeudet eri kaistanleveydillä.
Ensimmäinen onnistunut 0,12 THz:n THz-viestintäjärjestelmä perustettiin vuonna 2004 ja 0,3 THz:n THz-viestintäjärjestelmä toteutettiin vuonna 2013. Taulukossa 1 on listattu terahertsiviestintäjärjestelmien tutkimuksen edistyminen Japanissa vuosina 2004–2013.
Taulukko 1 Terahertsiviestintäjärjestelmien tutkimuksen edistyminen Japanissa vuosina 2004–2013
Vuonna 2004 kehitetyn viestintäjärjestelmän antennirakennetta kuvaili yksityiskohtaisesti Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) vuonna 2005. Antennikokoonpano otettiin käyttöön kahdessa tapauksessa kuvan 2 mukaisesti.
Kuva 2 Kaaviokaavio Japanin NTT 120 GHz langattomasta viestintäjärjestelmästä
Järjestelmä integroi valosähköisen muunnoksen ja antennin ja käyttää kahta toimintatilaa:
1. Lähiympäristössä sisätiloissa käytettävä tasoantennilähetin koostuu yksilinjaisesta kantoaaltovalodiodista (UTC-PD), tasomaisesta rakoantennista ja piilinssistä, kuten kuvassa 2(a).
2. Pitkän kantaman ulkoympäristössä lähettimen antennin vahvistuksen on oltava suuri suuren lähetyshäviön ja ilmaisimen alhaisen herkkyyden parantamiseksi. Nykyisessä terahertsiantennissa käytetään Gaussin optista linssiä, jonka vahvistus on yli 50 dBi. Syöttötorven ja dielektrisen linssin yhdistelmä on esitetty kuvassa 2(b).
0,12 THz:n viestintäjärjestelmän lisäksi NTT kehitti vuonna 2012 myös 0,3 THz:n viestintäjärjestelmän. Jatkuvan optimoinnin ansiosta siirtonopeus voi olla jopa 100 Gbps. Kuten taulukosta 1 voidaan nähdä, se on antanut suuren panoksen terahertsiviestinnän kehitykseen. Nykyisellä tutkimustyöllä on kuitenkin haittoja alhainen toimintataajuus, suuri koko ja korkeat kustannukset.
Suurin osa tällä hetkellä käytetyistä terahertsiantenneista on muunnettu millimetriaaltoantenneista, eikä terahertsiantenneissa ole juurikaan innovaatioita. Siksi terahertsiviestintäjärjestelmien suorituskyvyn parantamiseksi tärkeä tehtävä on optimoida terahertsiantennit. Taulukossa 2 on lueteltu Saksan THz-viestinnän tutkimuksen edistyminen. Kuva 3 (a) esittää edustavaa THz:n langatonta viestintäjärjestelmää, jossa yhdistyvät fotoniikka ja elektroniikka. Kuva 3 (b) esittää tuulitunnelin testikohtausta. Saksan nykyisestä tutkimustilanteesta päätellen sen tutkimuksessa ja kehityksessä on myös haittoja, kuten alhainen käyttötaajuus, korkea hinta ja alhainen hyötysuhde.
Taulukko 2 THz-viestinnän tutkimuksen edistyminen Saksassa
Kuva 3 Tuulitunnelin testikohtaus
CSIRO ICT Center on myös käynnistänyt tutkimuksen THz:n sisätilojen langattomista viestintäjärjestelmistä. Keskus tutki vuoden ja tiedonsiirtotaajuuden suhdetta kuvan 4 mukaisesti. Kuten kuvasta 4 näkyy, vuoteen 2020 mennessä langattoman viestinnän tutkimus suuntautuu THz-kaistalle. Radiospektrin avulla suurin tiedonsiirtotaajuus kasvaa noin kymmenen kertaa kahdessakymmenessä vuodessa. Keskus on antanut suosituksia THz-antennien vaatimuksista ja ehdottanut perinteisiä antenneja, kuten torvia ja linssejä THz-viestintäjärjestelmiin. Kuten kuvasta 5 näkyy, kaksi torviantennia toimii taajuudella 0,84 THz ja 1,7 THz, yksinkertaisella rakenteella ja hyvällä Gaussin säteen suorituskyvyllä.
Kuva 4 Vuoden ja esiintymistiheyden suhde
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Kuva 5 Kahden tyyppisiä torviantenneja
Yhdysvallat on tehnyt laajaa tutkimusta terahertsiaaltojen säteilystä ja havaitsemisesta. Kuuluisia terahertsitutkimuslaboratorioita ovat Jet Propulsion Laboratory (JPL), Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), Yhdysvaltain kansallinen laboratorio (LLNL), National Aeronautics and Space Administration (NASA), National Science Foundation (NSF) jne. Uusia terahertsiantenneja on suunniteltu terahertsisovelluksiin, kuten rusettiantennit ja taajuussäteen ohjaus antennit. Terahertsiantennien kehityksen mukaan voimme saada tällä hetkellä kolme perussuunnitteluideaa terahertsiantenneille, kuten kuvassa 6.
Kuva 6 Kolme perusideaa terahertsiantenneille
Yllä oleva analyysi osoittaa, että vaikka monet maat ovat kiinnittäneet suurta huomiota terahertsiantenneihin, se on vielä alkututkimus- ja kehitysvaiheessa. Suuren etenemishäviön ja molekyyliabsorption vuoksi THz-antenneja rajoittavat yleensä lähetysetäisyys ja peitto. Jotkut tutkimukset keskittyvät alhaisempiin toimintataajuuksiin THz-kaistalla. Nykyinen terahertsiantennitutkimus keskittyy pääasiassa vahvistuksen parantamiseen käyttämällä dielektrisiä linssiantenneja jne. ja tiedonsiirron tehokkuuden parantamiseen käyttämällä sopivia algoritmeja. Lisäksi terahertsiantennipakkausten tehokkuuden parantaminen on myös erittäin kiireellinen kysymys.
Yleiset THz antennit
Saatavilla on monen tyyppisiä THz-antenneja: kartiomaisilla onteloilla varustetut dipoliantennit, kulmaheijastinryhmät, rusettidipolit, dielektristen linssien tasoantennit, valoa johtavat antennit THz-lähdesäteilylähteiden tuottamiseen, torviantennit, grafeenimateriaaliin perustuvat THz-antennit jne. THz-antennien valmistukseen käytetyistä materiaaleista ne voidaan karkeasti jakaa metalliantenneihin (pääasiassa torviantennit), dielektriset antennit (linssiantennit) ja uudet materiaaliantennit. Tämä osa antaa ensin alustavan analyysin näistä antenneista, ja sitten seuraavassa osiossa esitellään yksityiskohtaisesti ja analysoidaan viisi tyypillistä THz-antennia.
1. Metalliantennit
Torviantenni on tyypillinen metalliantenni, joka on suunniteltu toimimaan THz-kaistalla. Klassisen millimetriaaltovastaanottimen antenni on kartiomainen torvi. Aallotetuilla ja kaksimuotoisilla antenneilla on monia etuja, mukaan lukien kiertosymmetriset säteilykuviot, korkea vahvistus 20-30 dBi ja alhainen ristipolarisaatiotaso -30 dB ja kytkentätehokkuus 97-98%. Kahden torviantennin käytettävissä olevat kaistanleveydet ovat 30–40 % ja 6–8 %.
Koska terahertsiaaltojen taajuus on erittäin korkea, torviantennin koko on hyvin pieni, mikä tekee torven käsittelystä erittäin vaikeaa, erityisesti antenniryhmien suunnittelussa, ja käsittelytekniikan monimutkaisuus johtaa liiallisiin kustannuksiin ja rajoitettu tuotanto. Koska monimutkaisen torvirakenteen pohjan valmistus on vaikeaa, käytetään yleensä yksinkertaista kartiomaisen tai kartiomaisen torven muodossa olevaa torviantennia, mikä voi vähentää kustannuksia ja prosessin monimutkaisuutta ja antennin säteilyteho voidaan säilyttää. hyvin.
Toinen metalliantenni on liikkuvan aallon pyramidiantenni, joka koostuu liikkuvan aallon antennista, joka on integroitu 1,2 mikronin dielektriseen kalvoon ja ripustettu pitkittäiseen piikiekkoon syövytettyyn onteloon, kuten kuvassa 7. Tämä antenni on avoin rakenne, joka on yhteensopiva Schottky-diodien kanssa. Suhteellisen yksinkertaisen rakenteensa ja alhaisten valmistusvaatimusten vuoksi sitä voidaan yleisesti käyttää yli 0,6 THz:n taajuuskaistoilla. Antennin sivukeilataso ja ristipolarisaatiotaso ovat kuitenkin korkeat, luultavasti sen avoimen rakenteen vuoksi. Siksi sen kytkentätehokkuus on suhteellisen alhainen (noin 50 %).
Kuva 7 Liikkuvan aallon pyramidiantenni
2. Dielektrinen antenni
Dielektrinen antenni on dielektrisen substraatin ja antennisäteilijän yhdistelmä. Oikean suunnittelun ansiosta dielektrinen antenni voi saavuttaa impedanssisovituksen ilmaisimen kanssa, ja sen etuna on yksinkertainen prosessi, helppo integrointi ja alhaiset kustannukset. Viime vuosina tutkijat ovat suunnitelleet useita kapeakaistaisia ja laajakaistaisia sivutuliantenneja, jotka sopivat yhteen terahertsidielektristen antennien matalaimpedanssin ilmaisimien kanssa: perhosantenni, kaksois-U-muotoinen antenni, log-periodinen antenni ja log-periodinen siniantenni, kuten näkyy kuvassa 8. Lisäksi monimutkaisempia antennigeometrioita voidaan suunnitella geneettisten algoritmien avulla.
Kuva 8 Neljä tasoantennityyppiä
Kuitenkin, koska dielektrinen antenni on yhdistetty dielektriseen substraattiin, pinta-aaltoilmiö tapahtuu, kun taajuus suuntautuu THz-kaistalle. Tämä kohtalokas haittapuoli aiheuttaa sen, että antenni menettää paljon energiaa käytön aikana ja heikentää merkittävästi antennin säteilytehokkuutta. Kuten kuviossa 9 on esitetty, kun antennin säteilykulma on suurempi kuin rajakulma, sen energia rajoittuu dielektriseen substraattiin ja kytketään substraattimoodiin.
Kuva 9 Antennipintaaaltoilmiö
Kun substraatin paksuus kasvaa, korkean asteen moodien lukumäärä kasvaa ja antennin ja substraatin välinen kytkentä kasvaa, mikä johtaa energiahäviöön. Pinta-aaltovaikutuksen heikentämiseksi on olemassa kolme optimointimallia:
1) Lataa linssi antenniin lisätäksesi vahvistusta käyttämällä sähkömagneettisten aaltojen säteenmuodostusominaisuuksia.
2) Vähennä substraatin paksuutta estääksesi sähkömagneettisten aaltojen korkean tason muodot.
3) Vaihda alustan dielektrinen materiaali sähkömagneettisella kaistavälillä (EBG). EBG:n spatiaaliset suodatusominaisuudet voivat vaimentaa korkealuokkaisia tiloja.
3. Uudet materiaaliantennit
Edellä mainittujen kahden antennin lisäksi löytyy myös uusista materiaaleista valmistettu terahertsiantenni. Esimerkiksi vuonna 2006 Jin Hao et ai. ehdotti hiilinanoputkidipoliantennia. Kuten kuvasta 10 (a) näkyy, dipoli on valmistettu hiilinanoputkista metallimateriaalien sijaan. Hän tutki huolellisesti hiilinanoputkidipoliantennin infrapuna- ja optisia ominaisuuksia ja keskusteli rajallisen pituisen hiilinanoputkidipoliantennin yleisistä ominaisuuksista, kuten tuloimpedanssista, virran jakautumisesta, vahvistuksesta, tehokkuudesta ja säteilykuviosta. Kuva 10 (b) esittää hiilinanoputkidipoliantennin tuloimpedanssin ja taajuuden välistä suhdetta. Kuten kuviosta 10(b) voidaan nähdä, tuloimpedanssin kuvitteellisessa osassa on useita nollia korkeammilla taajuuksilla. Tämä osoittaa, että antenni voi saavuttaa useita resonansseja eri taajuuksilla. Ilmeisesti hiilinanoputkiantennilla on resonanssi tietyllä taajuusalueella (pienemmät THz-taajuudet), mutta se ei täysin pysty resonoimaan tämän alueen ulkopuolella.
Kuva 10 (a) Hiilinanoputkidipoliantenni. (b) Tuloimpedanssi-taajuuskäyrä
Vuonna 2012 Samir F. Mahmoud ja Ayed R. AlAjmi ehdottivat uutta hiilinanoputkiin perustuvaa terahertsiantennirakennetta, joka koostuu hiilinanoputkien nipusta, joka on kääritty kahteen dielektriseen kerrokseen. Sisempi dielektrinen kerros on dielektrinen vaahtokerros ja ulompi dielektrinen kerros on metamateriaalikerros. Tarkka rakenne on esitetty kuvassa 11. Testausten avulla antennin säteilytehoa on parannettu yksiseinäisiin hiilinanoputkiin verrattuna.
Kuva 11 Uusi hiilinanoputkiin perustuva terahertsiantenni
Edellä ehdotetut uuden materiaalin terahertsiantennit ovat pääasiassa kolmiulotteisia. Antennin kaistanleveyden parantamiseksi ja yhdenmukaisten antennien valmistamiseksi tasomaiset grafeeniantennit ovat saaneet laajaa huomiota. Grafeenilla on erinomaiset dynaamiset jatkuvat ohjausominaisuudet ja se voi tuottaa pintaplasmaa säätämällä esijännitettä. Pintaplasmaa on positiivisen dielektrisyysvakion substraattien (kuten Si, SiO2 jne.) ja negatiivisen dielektrisyysvakion substraattien (kuten jalometallit, grafeeni jne.) välisellä rajapinnalla. Johtimissa, kuten jalometalleissa ja grafeenissa, on suuri määrä "vapaita elektroneja". Näitä vapaita elektroneja kutsutaan myös plasmaksi. Johtimessa olevan potentiaalikentän vuoksi nämä plasmat ovat vakaassa tilassa eivätkä ulkomaailma häiritse niitä. Kun tuleva sähkömagneettinen aaltoenergia kytketään näihin plasmoihin, plasmat poikkeavat vakaasta tilasta ja värähtelevät. Muuntamisen jälkeen sähkömagneettinen tila muodostaa rajapinnalle poikittaismagneettisen aallon. Druden mallin metallin pintaplasman dispersiosuhteen kuvauksen mukaan metallit eivät voi luonnollisesti kytkeytyä sähkömagneettisten aaltojen kanssa vapaassa tilassa ja muuntaa energiaa. Pintaplasma-aaltojen virittämiseen on käytettävä muita materiaaleja. Pintaplasma-aallot vaimenevat nopeasti metalli-substraattirajapinnan yhdensuuntaisessa suunnassa. Kun metallijohdin johtaa pintaan nähden kohtisuoraan suuntaan, syntyy ihovaikutus. On selvää, että antennin pienestä koosta johtuen korkealla taajuuskaistalla on skin-ilmiö, joka aiheuttaa antennin suorituskyvyn jyrkän laskun eikä täytä terahertsiantennien vaatimuksia. Grafeenin pintaplasmonilla ei ole vain suurempi sitoutumisvoima ja pienempi häviö, vaan se tukee myös jatkuvaa sähköistä viritystä. Lisäksi grafeenilla on monimutkainen johtavuus terahertsikaistalla. Siksi hidas aallon eteneminen liittyy plasmamoodiin terahertsitaajuuksilla. Nämä ominaisuudet osoittavat täysin grafeenin mahdollisuuden korvata metallimateriaaleja terahertsikaistalla.
Grafeenin pintaplasmonien polarisaatiokäyttäytymisen perusteella kuva 12 esittää uudentyyppistä liuskaantennia ja ehdottaa grafeenin plasmaaaltojen etenemisominaisuuksien kaistan muotoa. Viritettävän antennikaistan suunnittelu tarjoaa uuden tavan tutkia uusien materiaalisten terahertsiantennien etenemisominaisuuksia.
Kuva 12 Uusi liuskaantenni
Uuden materiaalin terahertsiantennielementtien tutkimisen lisäksi grafeeninanopatch-terahertsiantenneja voidaan myös suunnitella ryhmiksi rakentamaan terahertsi-monitulo-monilähtöantenniviestintäjärjestelmiä. Antennirakenne on esitetty kuvassa 13. Grafeenin nanopatch-antennien ainutlaatuisten ominaisuuksien perusteella antennielementtien mitat ovat mikronimittakaavaisia. Kemiallinen höyrypinnoitus syntetisoi suoraan erilaisia grafeenikuvia ohuelle nikkelikerrokselle ja siirtää ne mille tahansa alustalle. Valitsemalla sopiva määrä komponentteja ja muuttamalla sähköstaattista esijännitettä voidaan säteilyn suuntaa muuttaa tehokkaasti, jolloin järjestelmä voidaan konfiguroida uudelleen.
Kuva 13 Grafeenin nanopatch-terahertsiantenniryhmä
Uusien materiaalien tutkimus on suhteellisen uusi suunta. Materiaaliinnovaatioiden odotetaan rikkovan perinteisten antennien rajoitukset ja kehittävän erilaisia uusia antenneja, kuten uudelleenkonfiguroitavia metamateriaaleja, kaksiulotteisia (2D) materiaaleja jne. Tämäntyyppiset antennit ovat kuitenkin pääasiassa riippuvaisia uusien antennien innovaatioista. materiaalit ja prosessitekniikan edistyminen. Joka tapauksessa terahertsiantennien kehittäminen vaatii innovatiivisia materiaaleja, tarkkaa prosessointitekniikkaa ja uusia suunnittelurakenteita, jotka täyttävät terahertsiantennien korkean vahvistuksen, alhaiset kustannukset ja laajan kaistanleveyden vaatimukset.
Seuraavassa esitellään kolmen tyyppisten terahertsiantennien perusperiaatteet: metalliantennit, dielektriset antennit ja uusimateriaaliantennit sekä analysoidaan niiden eroja ja etuja ja haittoja.
1. Metalliantenni: Geometria on yksinkertainen, helppo käsitellä, suhteellisen alhaiset kustannukset ja alhaiset vaatimukset substraattimateriaaleille. Metalliset antennit käyttävät kuitenkin mekaanista menetelmää antennin asennon säätämiseen, mikä on herkkä virheille. Jos säätö ei ole oikea, antennin suorituskyky heikkenee huomattavasti. Vaikka metalliantenni on kooltaan pieni, sitä on vaikea koota tasomaisella piirillä.
2. Dielektrinen antenni: Dielektrisellä antennilla on pieni tuloimpedanssi, se on helppo sovittaa matalan impedanssin ilmaisimen kanssa ja se on suhteellisen helppo kytkeä tasopiiriin. Dielektristen antennien geometrisia muotoja ovat perhonen muoto, kaksois-U-muoto, tavanomainen logaritminen muoto ja logaritminen jaksollinen sinimuoto. Dielektrisillä antenneilla on kuitenkin myös kohtalokas vika, nimittäin paksun substraatin aiheuttama pinta-aaltoilmiö. Ratkaisu on ladata linssi ja korvata dielektrinen substraatti EBG-rakenteella. Molemmat ratkaisut vaativat innovaatiota ja prosessiteknologian ja materiaalien jatkuvaa parantamista, mutta niiden erinomainen suorituskyky (kuten suuntaavuus ja pintaaallon vaimennus) voi tarjota uusia ideoita terahertsiantennien tutkimukseen.
3. Uudet materiaaliantennit: Tällä hetkellä on ilmestynyt uusia hiilinanoputkista valmistettuja dipoliantenneja ja uusia metamateriaaleista valmistettuja antennirakenteita. Uudet materiaalit voivat tuoda uusia läpimurtoja suorituskykyyn, mutta lähtökohtana on materiaalitieteen innovaatio. Tällä hetkellä uusien materiaaliantennien tutkimus on vielä tutkimusvaiheessa, ja monet keskeiset teknologiat eivät ole vielä tarpeeksi kypsiä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että erityyppisiä terahertsiantenneja voidaan valita suunnitteluvaatimusten mukaan:
1) Jos vaaditaan yksinkertaista suunnittelua ja alhaisia tuotantokustannuksia, voidaan valita metalliantennit.
2) Jos tarvitaan korkeaa integrointia ja pientä tuloimpedanssia, voidaan valita dielektriset antennit.
3) Jos suorituskyvyn läpimurtoa tarvitaan, voidaan valita uusia materiaaliantenneja.
Yllä olevia malleja voidaan myös säätää erityisvaatimusten mukaan. Esimerkiksi kahden tyyppisiä antenneja voidaan yhdistää enemmän etujen saamiseksi, mutta kokoonpanotavan ja suunnittelutekniikan on täytettävä tiukemmat vaatimukset.
Lisätietoja antenneista on osoitteessa:
Postitusaika: 02.08.2024
