Dahil sa pagtaas ng popularidad ng mga wireless device, ang mga serbisyo ng data ay pumasok sa isang bagong panahon ng mabilis na pag-unlad, na kilala rin bilang ang mabilis na paglago ng mga serbisyo ng data. Sa kasalukuyan, maraming aplikasyon ang unti-unting lumilipat mula sa mga computer patungo sa mga wireless device tulad ng mga mobile phone na madaling dalhin at patakbuhin sa real time, ngunit ang sitwasyong ito ay humantong din sa mabilis na pagtaas ng trapiko ng data at kakulangan ng mga mapagkukunan ng bandwidth. Ayon sa mga istatistika, ang data rate sa merkado ay maaaring umabot sa Gbps o kahit Tbps sa susunod na 10 hanggang 15 taon. Sa kasalukuyan, ang komunikasyon ng THz ay umabot na sa Gbps data rate, habang ang Tbps data rate ay nasa mga unang yugto pa lamang ng pag-unlad. Inililista ng isang kaugnay na papel ang pinakabagong pag-unlad sa Gbps data rate batay sa THz band at hinuhulaan na ang Tbps ay maaaring makuha sa pamamagitan ng polarization multiplexing. Samakatuwid, upang mapataas ang data transmission rate, ang isang magagawang solusyon ay ang pagbuo ng isang bagong frequency band, na siyang terahertz band, na nasa "blank area" sa pagitan ng mga microwave at infrared light. Sa ITU World Radiocommunication Conference (WRC-19) noong 2019, ang frequency range na 275-450GHz ay ginamit para sa mga fixed at land mobile na serbisyo. Makikita na ang mga terahertz wireless communication system ay nakakuha ng atensyon ng maraming mananaliksik.
Ang mga terahertz electromagnetic wave ay karaniwang binibigyang kahulugan bilang ang frequency band na 0.1-10THz (1THz=1012Hz) na may wavelength na 0.03-3 mm. Ayon sa pamantayan ng IEEE, ang mga terahertz wave ay binibigyang kahulugan bilang 0.3-10THz. Ipinapakita ng Figure 1 na ang terahertz frequency band ay nasa pagitan ng mga microwave at infrared na ilaw.
Larawan 1. Diagramang eskematiko ng bandang dalas ng THz.
Pag-unlad ng mga Terahertz Antenna
Bagama't nagsimula ang pananaliksik sa terahertz noong ika-19 na siglo, hindi ito pinag-aralan bilang isang independiyenteng larangan noong panahong iyon. Ang pananaliksik sa terahertz radiation ay pangunahing nakatuon sa far-infrared band. Noong kalagitnaan hanggang huling bahagi ng ika-20 siglo lamang nagsimulang isulong ng mga mananaliksik ang pananaliksik sa millimeter wave patungo sa terahertz band at magsagawa ng espesyalisadong pananaliksik sa teknolohiya ng terahertz.
Noong dekada 1980, ang paglitaw ng mga pinagmumulan ng terahertz radiation ay nagdulot ng posibilidad na magamit ang mga terahertz wave sa mga praktikal na sistema. Simula noong ika-21 siglo, mabilis na umunlad ang teknolohiya ng wireless communication, at ang pangangailangan ng mga tao para sa impormasyon at ang pagtaas ng mga kagamitan sa komunikasyon ay nagdulot ng mas mahigpit na mga kinakailangan sa bilis ng pagpapadala ng datos sa komunikasyon. Samakatuwid, ang isa sa mga hamon ng teknolohiya ng komunikasyon sa hinaharap ay ang pagpapatakbo sa mataas na data rate na gigabits kada segundo sa isang lokasyon. Sa ilalim ng kasalukuyang pag-unlad ng ekonomiya, ang mga mapagkukunan ng spectrum ay lalong nagiging kapos. Gayunpaman, ang mga pangangailangan ng tao para sa kapasidad at bilis ng komunikasyon ay walang katapusan. Para sa problema ng spectrum congestion, maraming kumpanya ang gumagamit ng multiple-input multiple-output (MIMO) na teknolohiya upang mapabuti ang kahusayan ng spectrum at kapasidad ng sistema sa pamamagitan ng spatial multiplexing. Sa pagsulong ng mga 5G network, ang bilis ng koneksyon ng data ng bawat gumagamit ay lalampas sa Gbps, at ang trapiko ng data ng mga base station ay tataas din nang malaki. Para sa mga tradisyonal na sistema ng komunikasyon ng millimeter wave, ang mga microwave link ay hindi makakayanan ang malalaking daloy ng data na ito. Bukod pa rito, dahil sa impluwensya ng line of sight, maikli ang distansya ng transmisyon ng infrared na komunikasyon at ang lokasyon ng mga kagamitan sa komunikasyon nito ay nakapirmi. Samakatuwid, ang mga THz wave, na nasa pagitan ng mga microwave at infrared, ay maaaring gamitin upang bumuo ng mga high-speed na sistema ng komunikasyon at mapataas ang mga rate ng transmisyon ng data sa pamamagitan ng paggamit ng mga THz link.
Ang mga Terahertz wave ay maaaring magbigay ng mas malawak na bandwidth ng komunikasyon, at ang saklaw ng dalas nito ay humigit-kumulang 1000 beses kaysa sa mga mobile communication. Samakatuwid, ang paggamit ng THz upang bumuo ng mga ultra-high-speed wireless communication system ay isang promising na solusyon sa hamon ng mataas na data rates, na nakaakit ng interes ng maraming research team at industriya. Noong Setyembre 2017, inilabas ang unang THz wireless communication standard na IEEE 802.15.3d-2017, na tumutukoy sa point-to-point data exchange sa mas mababang THz frequency range na 252-325 GHz. Ang alternative physical layer (PHY) ng link ay maaaring makamit ang data rates na hanggang 100 Gbps sa iba't ibang bandwidth.
Ang unang matagumpay na sistema ng komunikasyon na THz na may 0.12 THz ay itinatag noong 2004, at ang sistema ng komunikasyon na THz na may 0.3 THz ay naisakatuparan noong 2013. Nakalista sa Talahanayan 1 ang pag-unlad ng pananaliksik ng mga sistema ng komunikasyon na terahertz sa Japan mula 2004 hanggang 2013.
Talahanayan 1 Pag-unlad ng pananaliksik sa mga sistema ng komunikasyon na terahertz sa Japan mula 2004 hanggang 2013
Ang istruktura ng antena ng isang sistema ng komunikasyon na binuo noong 2004 ay detalyadong inilarawan ng Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) noong 2005. Ang konpigurasyon ng antena ay ipinakilala sa dalawang kaso, gaya ng ipinapakita sa Figure 2.
Pigura 2 Eskematikong diagram ng sistemang komunikasyong wireless ng NTT 120 GHz ng Japan
Pinagsasama ng sistema ang photoelectric conversion at antenna at gumagamit ng dalawang working mode:
1. Sa isang malapitang panloob na kapaligiran, ang planar antenna transmitter na ginagamit sa loob ng bahay ay binubuo ng isang single-line carrier photodiode (UTC-PD) chip, isang planar slot antenna at isang silicon lens, gaya ng ipinapakita sa Figure 2(a).
2. Sa isang panlabas na kapaligiran na may malayuang saklaw, upang mapabuti ang impluwensya ng malaking pagkawala ng transmisyon at mababang sensitibidad ng detektor, ang antena ng transmitter ay dapat may mataas na gain. Ang umiiral na antena ng terahertz ay gumagamit ng Gaussian optical lens na may gain na higit sa 50 dBi. Ang kombinasyon ng feed horn at dielectric lens ay ipinapakita sa Figure 2(b).
Bukod sa pagbuo ng 0.12 THz na sistema ng komunikasyon, bumuo rin ang NTT ng 0.3THz na sistema ng komunikasyon noong 2012. Sa pamamagitan ng patuloy na pag-optimize, ang bilis ng transmisyon ay maaaring umabot ng hanggang 100Gbps. Gaya ng makikita sa Talahanayan 1, malaki ang naitulong nito sa pag-unlad ng terahertz na komunikasyon. Gayunpaman, ang kasalukuyang pananaliksik ay may mga disbentaha tulad ng mababang operating frequency, malaking sukat, at mataas na gastos.
Karamihan sa mga terahertz antenna na kasalukuyang ginagamit ay binago mula sa mga millimeter wave antenna, at kakaunti ang inobasyon sa mga terahertz antenna. Samakatuwid, upang mapabuti ang pagganap ng mga sistema ng komunikasyon ng terahertz, isang mahalagang gawain ang pag-optimize ng mga terahertz antenna. Inililista ng Talahanayan 2 ang pag-unlad ng pananaliksik sa komunikasyon ng THz sa Alemanya. Ipinapakita ng Figure 3 (a) ang isang kinatawan na sistema ng komunikasyon ng wireless na THz na pinagsasama ang photonics at electronics. Ipinapakita ng Figure 3 (b) ang eksena ng pagsubok sa wind tunnel. Kung ibabatay sa kasalukuyang sitwasyon ng pananaliksik sa Alemanya, ang pananaliksik at pag-unlad nito ay mayroon ding mga disbentaha tulad ng mababang operating frequency, mataas na gastos at mababang kahusayan.
Talahanayan 2 Pag-unlad ng pananaliksik sa komunikasyon ng THz sa Alemanya
Pigura 3 Eksena ng pagsubok sa tunel ng hangin
Sinimulan din ng CSIRO ICT Center ang pananaliksik sa mga panloob na sistema ng wireless na komunikasyon na THz. Pinag-aralan ng sentro ang ugnayan sa pagitan ng taon at ng dalas ng komunikasyon, gaya ng ipinapakita sa Figure 4. Gaya ng makikita sa Figure 4, pagdating ng 2020, ang pananaliksik sa mga wireless na komunikasyon ay may tendensiyang umabot sa THz band. Ang pinakamataas na dalas ng komunikasyon gamit ang radio spectrum ay tumataas nang humigit-kumulang sampung beses bawat dalawampung taon. Nagbigay ang sentro ng mga rekomendasyon sa mga kinakailangan para sa mga THz antenna at iminungkahi ang mga tradisyonal na antenna tulad ng mga horn at lente para sa mga THz communication system. Gaya ng ipinapakita sa Figure 5, dalawang horn antenna ang gumagana sa 0.84THz at 1.7THz ayon sa pagkakabanggit, na may simpleng istraktura at mahusay na pagganap ng Gaussian beam.
Pigura 4 Relasyon sa pagitan ng taon at dalas
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
Pigura 5 Dalawang uri ng antena ng sungay
Ang Estados Unidos ay nagsagawa ng malawakang pananaliksik sa pagpapalabas at pagtuklas ng mga terahertz wave. Kabilang sa mga sikat na laboratoryo ng pananaliksik sa terahertz ang Jet Propulsion Laboratory (JPL), ang Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), ang US National Laboratory (LLNL), ang National Aeronautics and Space Administration (NASA), ang National Science Foundation (NSF), atbp. May mga bagong terahertz antenna para sa mga aplikasyon ng terahertz na dinisenyo, tulad ng mga bowtie antenna at frequency beam steering antenna. Ayon sa pag-unlad ng mga terahertz antenna, makakakuha tayo ng tatlong pangunahing ideya sa disenyo para sa mga terahertz antenna sa kasalukuyan, gaya ng ipinapakita sa Figure 6.
Pigura 6 Tatlong pangunahing ideya sa disenyo para sa mga terahertz antenna
Ipinapakita ng pagsusuri sa itaas na bagama't maraming bansa ang nagbigay-pansin nang malaki sa mga terahertz antenna, nasa unang yugto pa rin ito ng eksplorasyon at pag-unlad. Dahil sa mataas na propagation loss at molecular absorption, ang mga THz antenna ay karaniwang limitado ng transmission distance at coverage. Ang ilang pag-aaral ay nakatuon sa mas mababang operating frequency sa THz band. Ang kasalukuyang pananaliksik sa terahertz antenna ay pangunahing nakatuon sa pagpapabuti ng gain sa pamamagitan ng paggamit ng dielectric lens antenna, atbp., at pagpapabuti ng kahusayan sa komunikasyon sa pamamagitan ng paggamit ng mga naaangkop na algorithm. Bukod pa rito, kung paano mapapabuti ang kahusayan ng terahertz antenna packaging ay isa ring napaka-apurahang isyu.
Pangkalahatang mga antena ng THz
Maraming uri ng THz antenna ang magagamit: mga dipole antenna na may mga conical cavity, corner reflector array, bowtie dipoles, dielectric lens planar antenna, photoconductive antenna para sa pagbuo ng mga pinagmumulan ng radiation ng THz, horn antenna, THz antenna batay sa mga materyales na graphene, atbp. Ayon sa mga materyales na ginamit sa paggawa ng mga THz antenna, maaari silang hatiin sa mga metal antenna (pangunahin na mga horn antenna), dielectric antenna (lens antenna), at new material antenna. Ang seksyong ito ay unang nagbibigay ng paunang pagsusuri ng mga antenna na ito, at pagkatapos ay sa susunod na seksyon, limang tipikal na THz antenna ang ipinakikilala nang detalyado at sinuri nang malalim.
1. Mga antena na metal
Ang horn antenna ay isang tipikal na metal antenna na idinisenyo upang gumana sa THz band. Ang antenna ng isang klasikong millimeter wave receiver ay isang conical horn. Ang mga corrugated at dual-mode antenna ay may maraming bentahe, kabilang ang rotationally simetriko radiation patterns, mataas na gain na 20 hanggang 30 dBi at mababang cross-polarization level na -30 dB, at coupling efficiency na 97% hanggang 98%. Ang magagamit na bandwidth ng dalawang horn antenna ay 30%-40% at 6%-8%, ayon sa pagkakabanggit.
Dahil napakataas ng dalas ng mga terahertz wave, napakaliit ng laki ng horn antenna, na nagpapahirap sa pagproseso ng horn, lalo na sa disenyo ng mga antenna array, at ang kasalimuotan ng teknolohiya sa pagproseso ay humahantong sa labis na gastos at limitadong produksyon. Dahil sa kahirapan sa paggawa ng ilalim ng kumplikadong disenyo ng horn, karaniwang ginagamit ang isang simpleng horn antenna sa anyo ng isang conical o conical horn, na maaaring mabawasan ang gastos at pagiging kumplikado ng proseso, at ang pagganap ng radiation ng antenna ay maaaring mapanatili nang maayos.
Ang isa pang metal na antena ay isang traveling wave pyramid antenna, na binubuo ng isang traveling wave antenna na nakapaloob sa isang 1.2 micron dielectric film at nakasabit sa isang longitudinal cavity na nakaukit sa isang silicon wafer, gaya ng ipinapakita sa Figure 7. Ang antenna na ito ay isang bukas na istraktura na tugma sa mga Schottky diode. Dahil sa medyo simpleng istraktura nito at mababang mga kinakailangan sa paggawa, maaari itong gamitin sa mga frequency band na higit sa 0.6 THz. Gayunpaman, ang sidelobe level at cross-polarization level ng antenna ay mataas, marahil dahil sa bukas na istraktura nito. Samakatuwid, ang coupling efficiency nito ay medyo mababa (mga 50%).
Pigura 7 Antena ng naglalakbay na alon na may piramide
2. Dielectric na antena
Ang dielectric antenna ay kombinasyon ng dielectric substrate at antenna radiator. Sa pamamagitan ng wastong disenyo, ang dielectric antenna ay makakamit ang impedance matching sa detector, at may mga bentahe ng simpleng proseso, madaling integrasyon, at mababang gastos. Sa mga nakaraang taon, ang mga mananaliksik ay nagdisenyo ng ilang narrowband at broadband side-fire antenna na maaaring tumugma sa mga low-impedance detector ng terahertz dielectric antenna: butterfly antenna, double U-shaped antenna, log-periodic antenna, at log-periodic sinusoidal antenna, gaya ng ipinapakita sa Figure 8. Bilang karagdagan, ang mas kumplikadong geometry ng antenna ay maaaring idisenyo sa pamamagitan ng mga genetic algorithm.
Pigura 8 Apat na uri ng planar antenna
Gayunpaman, dahil ang dielectric antenna ay pinagsama sa isang dielectric substrate, isang surface wave effect ang magaganap kapag ang frequency ay umaabot sa THz band. Ang nakamamatay na disbentahang ito ay magiging sanhi ng pagkawala ng maraming enerhiya ng antenna habang ginagamit at hahantong sa isang makabuluhang pagbawas sa kahusayan ng radiation ng antenna. Gaya ng ipinapakita sa Figure 9, kapag ang anggulo ng radiation ng antenna ay mas malaki kaysa sa cutoff angle, ang enerhiya nito ay nakakulong sa dielectric substrate at nakakabit sa substrate mode.
Pigura 9 Epekto ng alon sa ibabaw ng antena
Habang tumataas ang kapal ng substrate, tumataas din ang bilang ng mga high-order mode, at tumataas din ang coupling sa pagitan ng antenna at substrate, na nagreresulta sa pagkawala ng enerhiya. Upang pahinain ang surface wave effect, mayroong tatlong optimization scheme:
1) Magkabit ng lente sa antenna upang mapataas ang gain gamit ang mga beamforming characteristic ng mga electromagnetic wave.
2) Bawasan ang kapal ng substrate upang sugpuin ang pagbuo ng mga high-order mode ng mga electromagnetic wave.
3) Palitan ang substrate dielectric material ng electromagnetic band gap (EBG). Ang spatial filtering characteristics ng EBG ay maaaring pumigil sa mga high-order mode.
3. Mga bagong materyal na antena
Bukod sa dalawang antena sa itaas, mayroon ding terahertz antenna na gawa sa mga bagong materyales. Halimbawa, noong 2006, iminungkahi nina Jin Hao et al. ang isang carbon nanotube dipole antenna. Gaya ng ipinapakita sa Figure 10 (a), ang dipole ay gawa sa carbon nanotube sa halip na mga materyales na metal. Maingat niyang pinag-aralan ang infrared at optical properties ng carbon nanotube dipole antenna at tinalakay ang mga pangkalahatang katangian ng finite-length carbon nanotube dipole antenna, tulad ng input impedance, current distribution, gain, efficiency at radiation pattern. Ipinapakita ng Figure 10 (b) ang ugnayan sa pagitan ng input impedance at frequency ng carbon nanotube dipole antenna. Gaya ng makikita sa Figure 10(b), ang imaginary na bahagi ng input impedance ay may maraming zero sa mas mataas na frequency. Ipinapahiwatig nito na ang antenna ay maaaring makamit ang maraming resonance sa iba't ibang frequency. Malinaw na ang carbon nanotube antenna ay nagpapakita ng resonance sa loob ng isang partikular na saklaw ng frequency (mas mababang THz frequency), ngunit ganap na hindi kayang mag-resonate sa labas ng saklaw na ito.
Pigura 10 (a) Antena ng dipole ng carbon nanotube. (b) Kurba ng input impedance-frequency
Noong 2012, iminungkahi nina Samir F. Mahmoud at Ayed R. AlAjmi ang isang bagong istruktura ng terahertz antenna batay sa mga carbon nanotube, na binubuo ng isang bungkos ng mga carbon nanotube na nakabalot sa dalawang dielectric layer. Ang panloob na dielectric layer ay isang dielectric foam layer, at ang panlabas na dielectric layer ay isang metamaterial layer. Ang partikular na istruktura ay ipinapakita sa Figure 11. Sa pamamagitan ng pagsubok, ang pagganap ng radiation ng antenna ay pinabuti kumpara sa mga single-walled carbon nanotube.
Pigura 11 Bagong terahertz antenna batay sa mga carbon nanotube
Ang mga bagong materyal na terahertz antenna na iminungkahi sa itaas ay pangunahing three-dimensional. Upang mapabuti ang bandwidth ng antenna at makagawa ng mga conformal antenna, ang mga planar graphene antenna ay nakatanggap ng malawakang atensyon. Ang Graphene ay may mahusay na dynamic continuous control characteristics at maaaring makabuo ng surface plasma sa pamamagitan ng pagsasaayos ng bias voltage. Ang surface plasma ay umiiral sa interface sa pagitan ng mga positive dielectric constant substrates (tulad ng Si, SiO2, atbp.) at mga negative dielectric constant substrates (tulad ng mga precious metal, graphene, atbp.). Mayroong malaking bilang ng mga "free electron" sa mga conductor tulad ng mga precious metal at graphene. Ang mga free electron na ito ay tinatawag ding mga plasma. Dahil sa likas na potential field sa conductor, ang mga plasma na ito ay nasa isang matatag na estado at hindi naaapektuhan ng labas na mundo. Kapag ang incident electromagnetic wave energy ay ikinabit sa mga plasma na ito, ang mga plasma ay lihis mula sa steady state at mag-vibrate. Pagkatapos ng conversion, ang electromagnetic mode ay bumubuo ng isang transverse magnetic wave sa interface. Ayon sa paglalarawan ng dispersion relation ng metal surface plasma ng Drude model, ang mga metal ay hindi maaaring natural na makipag-couple sa mga electromagnetic wave sa free space at mag-convert ng enerhiya. Kinakailangang gumamit ng iba pang mga materyales upang ma-excite ang mga surface plasma wave. Mabilis na nabubulok ang mga surface plasma wave sa parallel na direksyon ng metal-substrate interface. Kapag ang metal conductor ay nagko-conduct sa direksyong patayo sa surface, nangyayari ang skin effect. Malinaw na dahil sa maliit na sukat ng antenna, mayroong skin effect sa high frequency band, na nagiging sanhi ng matinding pagbaba ng performance ng antenna at hindi matugunan ang mga kinakailangan ng terahertz antenna. Ang surface plasmon ng graphene ay hindi lamang may mas mataas na binding force at mas mababang loss, kundi sinusuportahan din nito ang patuloy na electrical tuning. Bukod pa rito, ang graphene ay may complex conductivity sa terahertz band. Samakatuwid, ang mabagal na paglaganap ng alon ay nauugnay sa plasma mode sa terahertz frequencies. Ang mga katangiang ito ay ganap na nagpapakita ng posibilidad ng graphene na palitan ang mga metal na materyales sa terahertz band.
Batay sa polarization behavior ng mga graphene surface plasmon, ipinapakita ng Figure 12 ang isang bagong uri ng strip antenna, at nagmumungkahi ng hugis ng banda ng mga katangian ng paglaganap ng mga plasma wave sa graphene. Ang disenyo ng tunable antenna band ay nagbibigay ng isang bagong paraan upang pag-aralan ang mga katangian ng paglaganap ng mga bagong materyal na terahertz antenna.
Pigura 12 Bagong strip antenna
Bukod sa paggalugad ng mga bagong materyal na elemento ng terahertz antenna, ang mga graphene nanopatch terahertz antenna ay maaari ding idisenyo bilang mga array upang bumuo ng mga sistema ng komunikasyon ng terahertz multi-input multi-output antenna. Ang istruktura ng antenna ay ipinapakita sa Figure 13. Batay sa mga natatanging katangian ng mga graphene nanopatch antenna, ang mga elemento ng antenna ay may mga sukat na kasinglaki ng micron. Direktang binubuo ng chemical vapor deposition ang iba't ibang mga imahe ng graphene sa isang manipis na nickel layer at inililipat ang mga ito sa anumang substrate. Sa pamamagitan ng pagpili ng naaangkop na bilang ng mga bahagi at pagpapalit ng electrostatic bias voltage, ang direksyon ng radiation ay maaaring epektibong baguhin, na ginagawang muling mai-configure ang sistema.
Pigura 13 Graphene nanopatch terahertz antenna array
Ang pananaliksik sa mga bagong materyales ay isang medyo bagong direksyon. Ang inobasyon ng mga materyales ay inaasahang makakalusot sa mga limitasyon ng mga tradisyonal na antena at makakabuo ng iba't ibang bagong antena, tulad ng mga reconfigureable na metamaterial, two-dimensional (2D) na materyales, atbp. Gayunpaman, ang ganitong uri ng antena ay pangunahing nakasalalay sa inobasyon ng mga bagong materyales at pagsulong ng teknolohiya ng proseso. Sa anumang kaso, ang pag-unlad ng mga terahertz antenna ay nangangailangan ng mga makabagong materyales, tumpak na teknolohiya sa pagproseso, at mga nobelang istruktura ng disenyo upang matugunan ang mga kinakailangan sa mataas na gain, mababang gastos, at malawak na bandwidth ng mga terahertz antenna.
Ang sumusunod ay nagpapakilala sa mga pangunahing prinsipyo ng tatlong uri ng terahertz antenna: metal antenna, dielectric antenna at new material antenna, at sinusuri ang kanilang mga pagkakaiba at mga kalamangan at kahinaan.
1. Antena na metal: Ang heometriya ay simple, madaling iproseso, medyo mababa ang gastos, at mababa ang mga kinakailangan para sa mga materyales sa substrate. Gayunpaman, ang mga antena na metal ay gumagamit ng mekanikal na pamamaraan upang ayusin ang posisyon ng antena, na madaling magkamali. Kung hindi tama ang pagsasaayos, ang pagganap ng antena ay lubos na mababawasan. Bagama't maliit ang laki ng antena na metal, mahirap itong buuin gamit ang isang planar circuit.
2. Dielectric antenna: Ang dielectric antenna ay may mababang input impedance, madaling itugma sa isang low impedance detector, at medyo madaling ikonekta gamit ang isang planar circuit. Ang mga geometric na hugis ng dielectric antenna ay kinabibilangan ng hugis ng paru-paro, dobleng hugis ng U, kumbensyonal na hugis ng logarithmic at logarithmic periodic sine shape. Gayunpaman, ang mga dielectric antenna ay mayroon ding nakamamatay na depekto, lalo na ang surface wave effect na dulot ng makapal na substrate. Ang solusyon ay ang pagkarga ng lens at pagpapalit ng dielectric substrate ng isang istrukturang EBG. Ang parehong solusyon ay nangangailangan ng inobasyon at patuloy na pagpapabuti ng teknolohiya ng proseso at mga materyales, ngunit ang kanilang mahusay na pagganap (tulad ng omnidirectionality at surface wave suppression) ay maaaring magbigay ng mga bagong ideya para sa pananaliksik ng mga terahertz antenna.
3. Mga antena ng bagong materyal: Sa kasalukuyan, lumitaw ang mga bagong dipole antenna na gawa sa mga carbon nanotube at mga bagong istruktura ng antena na gawa sa mga metamaterial. Ang mga bagong materyales ay maaaring magdala ng mga bagong tagumpay sa pagganap, ngunit ang saligan ay ang inobasyon ng agham ng mga materyales. Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa mga antena ng bagong materyal ay nasa yugto pa rin ng eksplorasyon, at maraming pangunahing teknolohiya ang hindi pa sapat ang pagkahinog.
Sa buod, ang iba't ibang uri ng terahertz antenna ay maaaring mapili ayon sa mga kinakailangan sa disenyo:
1) Kung kailangan ang simpleng disenyo at mababang gastos sa produksyon, maaaring pumili ng mga metal na antena.
2) Kung kinakailangan ang mataas na integrasyon at mababang input impedance, maaaring pumili ng mga dielectric antenna.
3) Kung kinakailangan ang isang pambihirang tagumpay sa pagganap, maaaring pumili ng mga bagong materyal na antena.
Maaari ring isaayos ang mga disenyo sa itaas ayon sa mga partikular na pangangailangan. Halimbawa, maaaring pagsamahin ang dalawang uri ng antena upang makakuha ng mas maraming bentahe, ngunit ang paraan ng pag-assemble at teknolohiya ng disenyo ay dapat matugunan ang mas mahigpit na mga kinakailangan.
Para matuto nang higit pa tungkol sa mga antenna, pakibisita ang:
Oras ng pag-post: Agosto-02-2024
