سىمسىز ئۈسكۈنىلەرنىڭ بارغانسېرى ئومۇملىشىشىغا ئەگىشىپ، سانلىق مەلۇمات مۇلازىمىتى تېز سۈرئەتتە تەرەققىي قىلىشنىڭ يېڭى بىر دەۋرىگە قەدەم قويدى، بۇ يەنە سانلىق مەلۇمات مۇلازىمىتىنىڭ پارتلاش خاراكتېرلىك ئېشىشى دەپمۇ ئاتىلىدۇ. ھازىر نۇرغۇن قوللىنىشچان پروگراممىلار كومپيۇتېرلاردىن ئېلىپ يۈرۈشكە ۋە ھەقىقىي ۋاقىتتا ئىشلىتىشكە ئاسان بولغان يانفون قاتارلىق سىمسىز ئۈسكۈنىلەرگە ئاستا-ئاستا يۆتكىلىۋاتىدۇ، ئەمما بۇ ئەھۋال سانلىق مەلۇمات ئېقىمىنىڭ تېز سۈرئەتتە ئېشىشى ۋە كەڭلىك بايلىقىنىڭ يېتىشمەسلىكىنى كەلتۈرۈپ چىقاردى. ستاتىستىكىغا قارىغاندا، بازاردىكى سانلىق مەلۇمات سۈرئىتى كېيىنكى 10 يىلدىن 15 يىلغىچە بولغان ئارىلىقتا Gbps ياكى ھەتتا Tbps غا يېتىشى مۇمكىن. ھازىر، THz ئالاقە Gbps سانلىق مەلۇمات سۈرئىتىگە يەتتى، Tbps سانلىق مەلۇمات سۈرئىتى بولسا يەنىلا تەرەققىياتنىڭ دەسلەپكى باسقۇچىدا. مۇناسىۋەتلىك بىر ماقالىدە THz بەلبېغىغا ئاساسەن Gbps سانلىق مەلۇمات سۈرئىتىدىكى ئەڭ يېڭى ئىلگىرىلەشلەر كۆرسىتىلدى ۋە Tbps نى قۇتۇپلاشتۇرۇش ئارقىلىق قولغا كەلتۈرگىلى بولىدىغانلىقى مۆلچەرلەندى. شۇڭا، سانلىق مەلۇمات يەتكۈزۈش سۈرئىتىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن، يېڭى چاستوتا بەلبېغىنى تەرەققىي قىلدۇرۇش مۇمكىن، بۇ تېراگېرتس بەلبېغى بولۇپ، ئۇ مىكرو دولقۇن بىلەن ئىنفىرا قىزىل نۇر ئوتتۇرىسىدىكى «بوش رايون» دا. 2019-يىلى ئۆتكۈزۈلگەن خەلقئارا رادىئو ئالاقە ئىتتىپاقى دۇنيا رادىئو ئالاقە يىغىنىدا (WRC-19)، 275-450GHz چاستوتا دائىرىسى مۇقىم ۋە قۇرۇقلۇق كۆچمە مۇلازىمەتلەردە ئىشلىتىلدى. تېراگېرتس سىمسىز ئالاقە سىستېمىسىنىڭ نۇرغۇن تەتقىقاتچىلارنىڭ دىققىتىنى تارتقانلىقىنى كۆرۈۋالغىلى بولىدۇ.
تېراگېرتس ئېلېكترو ماگنىت دولقۇنلىرى ئادەتتە 0.1-10THz (1THz=1012Hz) چاستوتا بەلبېغى، دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 0.03-3 مىللىمېتىر دەپ ئېنىقلىنىدۇ. IEEE ئۆلچىمىگە ئاساسلانغاندا، تېراگېرتس دولقۇنلىرى 0.3-10THz دەپ ئېنىقلىنىدۇ. 1-رەسىمدە تېراگېرتس چاستوتا بەلبېغى مىكرو دولقۇن بىلەن ئىنفىرا قىزىل نۇر ئارىلىقىدا ئىكەنلىكى كۆرسىتىلگەن.
1-رەسىم THz چاستوتا بەلبېغىنىڭ سىخېماتىك دىئاگراممىسى.
تېراگېرتز ئانتېننالىرىنىڭ تەرەققىياتى
تېراگېرتس تەتقىقاتى 19-ئەسىردە باشلانغان بولسىمۇ، ئۇ چاغدا مۇستەقىل ساھە سۈپىتىدە تەتقىق قىلىنمىغان. تېراگېرتس رادىئاتسىيەسى تەتقىقاتى ئاساسلىقى يىراق ئىنفىرا قىزىل نۇر بەلبېغىغا مەركەزلەشكەن. 20-ئەسىرنىڭ ئوتتۇرىلىرى ۋە ئاخىرىغىچە تەتقىقاتچىلار مىللىمېتىر دولقۇن تەتقىقاتىنى تېراگېرتس بەلبېغىغا ئىلگىرى سۈرۈشكە ۋە ئالاھىدە تېراگېرتس تېخنىكىسى تەتقىقاتىنى ئېلىپ بېرىشقا باشلىغان.
1980-يىللاردا، تېراگېرتس رادىئاتسىيە مەنبەلىرىنىڭ پەيدا بولۇشى تېراگېرتس دولقۇنىنى ئەمەلىي سىستېمىلاردا قوللىنىشنى مۇمكىن قىلدى. 21-ئەسىردىن باشلاپ، سىمسىز ئالاقە تېخنىكىسى تېز تەرەققىي قىلدى، كىشىلەرنىڭ ئۇچۇرغا بولغان ئېھتىياجى ۋە ئالاقە ئۈسكۈنىلىرىنىڭ كۆپىيىشى ئالاقە سانلىق مەلۇماتلىرىنىڭ يەتكۈزۈش سۈرئىتىگە تېخىمۇ قاتتىق تەلەپلەرنى قويدى. شۇڭا، كەلگۈسىدىكى ئالاقە تېخنىكىسىنىڭ خىرىسلىرىنىڭ بىرى بىر جايدا سېكۇنتىغا گىگابىتلىق يۇقىرى سانلىق مەلۇمات سۈرئىتىدە ئىشلەش. ھازىرقى ئىقتىسادىي تەرەققىيات ئاستىدا، سپېكتر بايلىقى بارغانسېرى قىس بولۇپ كەتتى. قانداقلا بولمىسۇن، ئىنسانلارنىڭ ئالاقە سىغىمى ۋە سۈرئىتىگە بولغان تەلىپى چەكسىز. سپېكتر قىستاڭچىلىقى مەسىلىسى ئۈچۈن، نۇرغۇن شىركەتلەر بوشلۇق كۆپلەشتۈرۈش ئارقىلىق سپېكتر ئۈنۈمى ۋە سىستېما سىغىمىنى ياخشىلاش ئۈچۈن كۆپ كىرگۈزۈش كۆپ چىقىرىش (MIMO) تېخنىكىسىنى ئىشلىتىدۇ. 5G تورىنىڭ تەرەققىياتىغا ئەگىشىپ، ھەر بىر ئىشلەتكۈچىنىڭ سانلىق مەلۇمات ئۇلىنىش سۈرئىتى Gbps دىن ئېشىپ كېتىدۇ، ھەمدە ئاساسىي پونكىتلارنىڭ سانلىق مەلۇمات ئېقىمىمۇ زور دەرىجىدە ئاشىدۇ. ئەنئەنىۋى مىللىمېتىرلىق دولقۇن ئالاقە سىستېمىلىرى ئۈچۈن، مىكرو دولقۇن ئۇلىنىشى بۇ چوڭ سانلىق مەلۇمات ئېقىمىنى بىر تەرەپ قىلالمايدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، كۆرۈش سىزىقىنىڭ تەسىرى سەۋەبىدىن، ئىنفىرا قىزىل نۇر ئالاقىسىنىڭ يەتكۈزۈش ئارىلىقى قىسقا ۋە ئۇنىڭ ئالاقە ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئورنى مۇقىم بولىدۇ. شۇڭا، مىكرو دولقۇن بىلەن ئىنفىرا قىزىل نۇر ئارىسىدا بولغان THz دولقۇنلىرى يۇقىرى سۈرئەتلىك ئالاقە سىستېمىسىنى قۇرۇش ۋە THz ئۇلىنىشىنى ئىشلىتىش ئارقىلىق سانلىق مەلۇمات يەتكۈزۈش سۈرئىتىنى ئاشۇرۇشقا ئىشلىتىلىدۇ.
تېراگېرتز دولقۇنلىرى كەڭ ئالاقە بەلبېغى بىلەن تەمىنلىيەلەيدۇ، ئۇنىڭ چاستوتا دائىرىسى كۆچمە ئالاقە چاستوتا دائىرىسىدىن تەخمىنەن 1000 ھەسسە چوڭ. شۇڭا، THz نى ئىشلىتىپ ئىنتايىن يۇقىرى سۈرئەتلىك سىمسىز ئالاقە سىستېمىسىنى قۇرۇش يۇقىرى سانلىق مەلۇمات سۈرئىتى مەسىلىسىنى ھەل قىلىشنىڭ ئۈمىدۋار چارىسى بولۇپ، نۇرغۇن تەتقىقات گۇرۇپپىلىرى ۋە كەسىپلەرنىڭ قىزىقىشىنى قوزغىدى. 2017-يىلى 9-ئايدا، تۇنجى THz سىمسىز ئالاقە ئۆلچىمى IEEE 802.15.3d-2017 ئېلان قىلىندى، بۇ ئۆلچەم 252-325 GHz لىق تۆۋەن THz چاستوتا دائىرىسىدە نۇقتىدىن نۇقتىغا سانلىق مەلۇمات ئالماشتۇرۇشنى بەلگىلەيدۇ. ئۇلىنىشنىڭ ئالماشتۇرۇش فىزىكىلىق قەۋىتى (PHY) ھەر خىل بەلبېغى كەڭلىكىدە 100 Gbps غىچە سانلىق مەلۇمات سۈرئىتىگە ئېرىشەلەيدۇ.
0.12 THz لىق تۇنجى مۇۋەپپەقىيەتلىك THz ئالاقە سىستېمىسى 2004-يىلى قۇرۇلغان، 0.3 THz لىق THz ئالاقە سىستېمىسى 2013-يىلى يولغا قويۇلغان. 1-جەدۋەلدە 2004-يىلدىن 2013-يىلغىچە ياپونىيەدىكى تېراگېرتس ئالاقە سىستېمىسى تەتقىقاتىنىڭ ئىلگىرىلىشى كۆرسىتىلدى.
1-جەدۋەل. 2004-يىلدىن 2013-يىلغىچە ياپونىيەدىكى تېراگېرتس ئالاقە سىستېمىسى تەتقىقاتىنىڭ ئىلگىرىلىشى
2004-يىلى تەرەققىي قىلدۇرۇلغان ئالاقە سىستېمىسىنىڭ ئانتېننا قۇرۇلمىسى 2005-يىلى نىپپون تېلېگراف ۋە تېلېفون شىركىتى (NTT) تەرىپىدىن تەپسىلىي بايان قىلىنغان. ئانتېننانىڭ سەپلىمىسى 2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ئىككى خىل ئەھۋالدا تونۇشتۇرۇلغان.
2-رەسىم ياپونىيەنىڭ NTT 120 GHz سىمسىز ئالاقە سىستېمىسىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى
بۇ سىستېما فوتوئېلېكتر ئۆزگەرتىش ۋە ئانتېننانى بىرلەشتۈرىدۇ ھەمدە ئىككى خىل خىزمەت ھالىتىنى قوللىنىدۇ:
1. يېقىن ئارىلىقتىكى ئۆي ئىچى مۇھىتىدا، ئۆي ئىچىدە ئىشلىتىلىدىغان تۈزلەڭلىك ئانتېننا تارقاتقۇچىسى 2(a)-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، بىر لىنىيەلىك توشۇغۇچى فوتودىئود (UTC-PD) چىپى، تۈزلەڭلىك ئورۇن ئانتېنناسى ۋە كرېمنىي لىنزىسىدىن تەركىب تاپقان.
2. ئۇزۇن مۇساپىلىك سىرتقى مۇھىتتا، چوڭ يەتكۈزۈش يوقىتىشى ۋە دېتېكتورنىڭ تۆۋەن سەزگۈرلۈكىنىڭ تەسىرىنى ياخشىلاش ئۈچۈن، يەتكۈزگۈچ ئانتېننا يۇقىرى كۈچەيتىشكە ئىگە بولۇشى كېرەك. مەۋجۇت تېراگېرتس ئانتېنناسى 50 dBi دىن يۇقىرى كۈچەيتىشكە ئىگە گاۋس ئوپتىكىلىق لىنزىنى ئىشلىتىدۇ. يەتكۈزۈش سىمروپى ۋە دىئېلېكترىك لىنزىنىڭ بىرىكىشى 2(b)-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.
NTT شىركىتى 0.12 THz ئالاقە سىستېمىسىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتىن باشقا، 2012-يىلى يەنە 0.3 THz ئالاقە سىستېمىسىنى تەرەققىي قىلدۇردى. ئۈزلۈكسىز ئەلالاشتۇرۇش ئارقىلىق، يەتكۈزۈش سۈرئىتى 100Gbps غىچە يېتەلەيدۇ. 1-جەدۋەلدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، ئۇ تېراگېرتس ئالاقىسىنىڭ تەرەققىياتىغا زور تۆھپە قوشتى. قانداقلا بولمىسۇن، نۆۋەتتىكى تەتقىقات خىزمىتىنىڭ تۆۋەن ئىشلىتىش چاستوتىسى، چوڭلۇقى ۋە باھاسى يۇقىرى بولۇش قاتارلىق كەمچىلىكلىرى بار.
ھازىر ئىشلىتىلىۋاتقان تېراگېرتس ئانتېننالىرىنىڭ كۆپىنچىسى مىللىمېتىر دولقۇن ئانتېنناسىدىن ئۆزگەرتىلگەن بولۇپ، تېراگېرتس ئانتېننالىرىدا يېڭىلىق يارىتىش ئانچە كۆپ ئەمەس. شۇڭا، تېراگېرتس ئالاقە سىستېمىسىنىڭ ئىقتىدارىنى ياخشىلاش ئۈچۈن، تېراگېرتس ئانتېننالىرىنى ئەلالاشتۇرۇش مۇھىم ۋەزىپە. 2-جەدۋەلدە گېرمانىيە THz ئالاقىسىنىڭ تەتقىقات ئىلگىرىلىشى كۆرسىتىلدى. 3-رەسىمنىڭ (a) قىسمىدا فوتونىكا ۋە ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى بىرلەشتۈرگەن ۋەكىللىك THz سىمسىز ئالاقە سىستېمىسى كۆرسىتىلدى. 3-رەسىمنىڭ (b) قىسمىدا شامال تونېلى سىناق كۆرۈنۈشى كۆرسىتىلدى. گېرمانىيەنىڭ ھازىرقى تەتقىقات ئەھۋالىدىن قارىغاندا، ئۇنىڭ تەتقىقات ۋە تەرەققىياتىدا تۆۋەن ئىشلەش چاستوتىسى، يۇقىرى تەننەرخ ۋە تۆۋەن ئۈنۈم قاتارلىق كەمچىلىكلەر بار.
2-جەدۋەل گېرمانىيەدىكى THz ئالاقىسىنىڭ تەتقىقات ئىلگىرىلىشى
3-رەسىم شامال تونېلى سىنىقى كۆرۈنۈشى
CSIRO ئۇچۇر-ئالاقە مەركىزى يەنە THz ئۆي ئىچى سىمسىز ئالاقە سىستېمىسى ئۈستىدە تەتقىقات باشلىدى. بۇ مەركەز 4-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، يىل بىلەن ئالاقە چاستوتىسى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتنى تەتقىق قىلدى. 4-رەسىمدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، 2020-يىلغا بارغاندا، سىمسىز ئالاقە توغرىسىدىكى تەتقىقات THz بەلبېغىغا مايىل بولىدۇ. رادىئو چاستوتىسىنى ئىشلەتكەن ئەڭ چوڭ ئالاقە چاستوتىسى ھەر يىگىرمە يىلدا تەخمىنەن ئون ھەسسە ئاشىدۇ. بۇ مەركەز THz ئانتېنناسىغا بولغان تەلەپلەر توغرىسىدا تەۋسىيە بەردى ۋە THz ئالاقە سىستېمىسى ئۈچۈن سىملىق ۋە ئەينەك قاتارلىق ئەنئەنىۋى ئانتېننالارنى تەكلىپ قىلدى. 5-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ئىككى سىملىق ئانتېننا ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.84THz ۋە 1.7THz دا ئىشلەيدۇ، قۇرۇلمىسى ئاددىي ۋە گاۋس نۇرى ئىقتىدارى ياخشى.
4-رەسىم يىل بىلەن چاستوتا ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
5-رەسىم ئىككى خىل مۈڭگۈزلۈك ئانتېننا
ئامېرىكا تېراگېرتس دولقۇنىنىڭ تارقىلىشى ۋە بايقىلىشى توغرىسىدا كەڭ كۆلەمدە تەتقىقات ئېلىپ باردى. داڭلىق تېراگېرتس تەتقىقات تەجرىبىخانىلىرى رېئاكتىپ ھەرىكەتلەندۈرۈش تەجرىبىخانىسى (JPL)، ستانفورد سىزىقلىق تېزلەتكۈچ مەركىزى (SLAC)، ئامېرىكا دۆلەتلىك تەجرىبىخانىسى (LLNL)، دۆلەتلىك ئاۋىئاتسىيە ۋە ئالەم بوشلۇقى ئىدارىسى (NASA)، دۆلەتلىك پەن فوندى (NSF) قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. تېراگېرتس قوللىنىشچان پروگراممىلىرى ئۈچۈن يېڭى تېراگېرتس ئانتېننالىرى لايىھەلەندى، مەسىلەن، گالىستۇك ئانتېننا ۋە چاستوتا نۇرى يۆنىلىش ئانتېنناسى. تېراگېرتس ئانتېننالىرىنىڭ تەرەققىياتىغا ئاساسلانغاندا، 6-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ھازىر تېراگېرتس ئانتېننالىرى ئۈچۈن ئۈچ خىل ئاساسىي لايىھە ئىدىيەسىگە ئېرىشەلەيمىز.
6-رەسىم تېراگېرتس ئانتېنناسى ئۈچۈن ئۈچ ئاساسلىق لايىھە ئىدىيەسى
يۇقىرىدىكى تەھلىل شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، نۇرغۇن دۆلەتلەر تېراگېرتس ئانتېنناسىغا زور ئەھمىيەت بەرگەن بولسىمۇ، ئۇ يەنىلا دەسلەپكى تەكشۈرۈش ۋە تەرەققىيات باسقۇچىدا تۇرۇۋاتىدۇ. يۇقىرى تارقىلىش زىيىنى ۋە مولېكۇلا سۈمۈرۈلۈشى سەۋەبىدىن، THz ئانتېننالىرى ئادەتتە يەتكۈزۈش ئارىلىقى ۋە قاپلاش دائىرىسى بىلەن چەكلىنىدۇ. بەزى تەتقىقاتلار THz بەلبېغىدىكى تۆۋەن ئىشلەش چاستوتىسىغا مەركەزلەشكەن. مەۋجۇت تېراگېرتس ئانتېننا تەتقىقاتى ئاساسلىقى دىئېلېكترىك لىنزا ئانتېنناسى قاتارلىقلارنى ئىشلىتىش ئارقىلىق ئۈنۈمنى ئاشۇرۇش ۋە مۇۋاپىق ئالگورىزىملارنى ئىشلىتىش ئارقىلىق ئالاقە ئۈنۈمىنى ئاشۇرۇشقا مەركەزلەشكەن. بۇنىڭدىن باشقا، تېراگېرتس ئانتېننا ئورالمىسىنىڭ ئۈنۈمىنى قانداق ئۆستۈرۈشمۇ ئىنتايىن جىددىي مەسىلە.
ئادەتتىكى THz ئانتېننالىرى
THz ئانتېننالىرىنىڭ نۇرغۇن تۈرلىرى بار: كونۇسسىمان بوشلۇقلۇق دىپول ئانتېننالىرى، بۇلۇڭلۇق ئەكس ئەتتۈرگۈچ قاتارلىرى، قېپى شەكىللىك دىپوللار، دىئېلېكترىك لىنزا تۈزلەڭلىك ئانتېننالىرى، THz مەنبە رادىئاتسىيە مەنبەلىرىنى ھاسىل قىلىدىغان فوتوئۆتكۈزگۈچ ئانتېننالار، گۈڭگۈرت ئانتېننالىرى، گرافېن ماتېرىياللىرىغا ئاساسلانغان THz ئانتېننالىرى قاتارلىقلار. THz ئانتېننالىرىنى ياساشتا ئىشلىتىلگەن ماتېرىياللارغا ئاساسەن، ئۇلارنى تەخمىنەن مېتال ئانتېننالار (ئاساسلىقى گۈڭگۈرت ئانتېننالىرى)، دىئېلېكترىك ئانتېننالار (لىنزا ئانتېننالىرى) ۋە يېڭى ماتېرىيال ئانتېننالىرىغا بۆلۈشكە بولىدۇ. بۇ بۆلۈمدە ئالدى بىلەن بۇ ئانتېننالارنىڭ دەسلەپكى تەھلىلى بېرىلىدۇ، ئاندىن كېيىنكى بۆلۈمدە بەش خىل تىپىك THz ئانتېنناسى تەپسىلىي تونۇشتۇرۇلىدۇ ۋە چوڭقۇر تەھلىل قىلىنىدۇ.
1. مېتال ئانتېننالار
گۈڭگۈرت ئانتېنناسى THz بەلبېغىدا ئىشلەش ئۈچۈن لايىھەلەنگەن ئادەتتىكى مېتال ئانتېننا. كلاسسىك مىللىمېتىر دولقۇن قوبۇللىغۇچنىڭ ئانتېنناسى كونۇس شەكىللىك گۈڭگۈرت. دولقۇنلۇق ۋە قوش ھالەتلىك ئانتېننالارنىڭ نۇرغۇن ئەۋزەللىكلىرى بار، مەسىلەن ئايلىنىش جەھەتتىن سىممېترىك رادىئاتسىيە ئەندىزىسى، يۇقىرى پايدا نىسبىتى 20 دىن 30 dB غىچە ۋە تۆۋەن كېسىشمە قۇتۇپلىشىش دەرىجىسى -30 dB، ھەمدە ئۇلىنىش ئۈنۈمى %97 تىن %98 گىچە. ئىككى گۈڭگۈرت ئانتېنناسىنىڭ ئىشلىتىشكە بولىدىغان بەلباغ كەڭلىكى ئايرىم-ئايرىم ھالدا %30-%40 ۋە %6-%8.
تېراگېرتس دولقۇنىنىڭ چاستوتىسى ناھايىتى يۇقىرى بولغاچقا، مۈڭگۈز ئانتېنناسىنىڭ چوڭلۇقى ناھايىتى كىچىك بولۇپ، مۈڭگۈزنى بىر تەرەپ قىلىشنى قىيىنلاشتۇرىدۇ، بولۇپمۇ ئانتېننا قاتارلىرىنى لايىھىلەشتە، بىر تەرەپ قىلىش تېخنىكىسىنىڭ مۇرەككەپلىكى ئارتۇقچە چىقىم ۋە ئىشلەپچىقىرىشنىڭ چەكلىك بولۇشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. مۇرەككەپ مۈڭگۈز لايىھىسىنىڭ ئاستى تەرىپىنى ئىشلەپچىقىرىشتىكى قىيىنچىلىق سەۋەبىدىن، ئادەتتە كونۇس شەكىللىك ياكى كونۇس شەكىللىك مۈڭگۈز ئانتېنناسى ئىشلىتىلىدۇ، بۇ چىقىم ۋە جەرياننىڭ مۇرەككەپلىكىنى تۆۋەنلىتىدۇ، ھەمدە ئانتېننانىڭ رادىئاتسىيە ئىقتىدارىنى ياخشى ساقلىيالايدۇ.
يەنە بىر مېتال ئانتېننا بولسا ساياھەت دولقۇنى پىرامىدا ئانتېنناسى بولۇپ، ئۇ 1.2 مىكرونلۇق دىئېلېكترىك پىلاستىنكىغا بىرلەشتۈرۈلگەن ۋە كرېمنىي تاختىسىغا ئويۇلغان ئۇزۇنلۇق بوشلۇقىغا ئېسىلغان ساياھەت دولقۇنى ئانتېنناسىدىن تەركىب تاپقان، 7-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك. بۇ ئانتېننا شوتكىي دىئودلىرىغا ماس كېلىدىغان ئوچۇق قۇرۇلما. قۇرۇلمىسى نىسبەتەن ئاددىي ۋە ئىشلەپچىقىرىش تەلىپى تۆۋەن بولغاچقا، ئادەتتە 0.6 THz دىن يۇقىرى چاستوتا بەلبېغىدا ئىشلىتىشكە بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئانتېننانىڭ يان تەرەپ دەرىجىسى ۋە كېسىشمە قۇتۇپلىشىش دەرىجىسى يۇقىرى، بۇنىڭ سەۋەبى ئۇنىڭ ئوچۇق قۇرۇلمىسى بولۇشى مۇمكىن. شۇڭا، ئۇنىڭ ئۇلىنىش ئۈنۈمى نىسبەتەن تۆۋەن (تەخمىنەن %50).
7-رەسىم، ساياھەت دولقۇنى پىرامىدا شەكىللىك ئانتېننا
2. دىئېلېكترىك ئانتېننا
دىئېلېكترىك ئانتېننا دىئېلېكترىك ئاساس ۋە ئانتېننا رادىئاتورىنىڭ بىرىكمىسى. مۇۋاپىق لايىھەلەش ئارقىلىق، دىئېلېكترىك ئانتېننا دېتېكتور بىلەن ئىمپېدانس ماسلىشىشىغا ئېرىشەلەيدۇ، ھەمدە ئاددىي جەريان، ئاسان بىرلەشتۈرۈش ۋە تۆۋەن باھا قاتارلىق ئەۋزەللىكلەرگە ئىگە. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، تەتقىقاتچىلار تېراگېرتس دىئېلېكترىك ئانتېننالىرىنىڭ تۆۋەن ئىمپېدانس دېتېكتورلىرىغا ماسلىشالايدىغان بىر قانچە تار بەلباغلىق ۋە كەڭ بەلباغلىق يان تەرەپ ئانتېننالىرىنى لايىھەلىدى: كېپىنەك ئانتېننا، قوش U شەكىللىك ئانتېننا، لوگافىرودلۇق ئانتېننا ۋە لوگافىرودلۇق سىنۇسلۇق ئانتېننا، 8-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك. بۇنىڭدىن باشقا، گېن ئالگورىزىملىرى ئارقىلىق تېخىمۇ مۇرەككەپ ئانتېننا گېئومېتىرىيەسىنى لايىھەلىگىلى بولىدۇ.
8-رەسىم تۆت خىل تۈزلەڭلىك ئانتېننا
قانداقلا بولمىسۇن، دىئېلېكترىك ئانتېننا دىئېلېكترىك ئاساس بىلەن بىرلەشتۈرۈلگەنلىكى ئۈچۈن، چاستوتا THz بەلبېغىغا مايىل بولغاندا يۈزەكى دولقۇن ئېففېكتى پەيدا بولىدۇ. بۇ ئەجەللىك كەمچىلىك ئانتېننانىڭ ئىشلەۋاتقاندا نۇرغۇن ئېنېرگىيە يوقىتىشىغا ۋە ئانتېننانىڭ رادىئاتسىيە ئۈنۈمىنىڭ كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەنلىشىگە سەۋەب بولىدۇ. 9-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ئانتېننانىڭ رادىئاتسىيە بۇلۇڭى كېسىش بۇلۇڭىدىن چوڭ بولغاندا، ئۇنىڭ ئېنېرگىيەسى دىئېلېكترىك ئاساستا چەكلىنىپ، ئاساس ھالىتى بىلەن بىرلىشىدۇ.
9-رەسىم ئانتېننا يۈزى دولقۇن ئېففېكتى
ئاساسىي قەۋەتنىڭ قېلىنلىقى ئاشقانسېرى، يۇقىرى دەرىجىلىك ھالەتلەرنىڭ سانى كۆپىيىدۇ، ھەمدە ئانتېننا بىلەن ئاساسىي قەۋەت ئوتتۇرىسىدىكى باغلىنىش كۈچىيىدۇ، بۇنىڭ بىلەن ئېنېرگىيە يوقىلىدۇ. يۈزەكى دولقۇن ئېففېكتىنى ئاجىزلاشتۇرۇش ئۈچۈن، ئۈچ خىل ئەلالاشتۇرۇش لايىھىسى بار:
1) ئېلېكترو ماگنىت دولقۇنىنىڭ نۇر شەكىللەندۈرۈش خۇسۇسىيىتىدىن پايدىلىنىپ، كۈچەيتىشنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن ئانتېنناغا لىنزا قويۇڭ.
2) يۇقىرى دەرىجىلىك ئېلېكترو ماگنىت دولقۇنلىرىنىڭ پەيدا بولۇشىنى توسۇش ئۈچۈن ئاساسىي قاتلامنىڭ قېلىنلىقىنى ئازايتىڭ.
3) ئاساسىي دىئېلېكترىك ماتېرىيالنى ئېلېكترو ماگنىتلىق بەلۋاغ بوشلۇقى (EBG) بىلەن ئالماشتۇرۇڭ. EBG نىڭ بوشلۇق سۈزۈش خۇسۇسىيىتى يۇقىرى دەرىجىلىك ھالەتلەرنى باستۇرالايدۇ.
3. يېڭى ماتېرىياللىق ئانتېننالار
يۇقىرىدىكى ئىككى ئانتېننادىن باشقا، يېڭى ماتېرىياللاردىن ياسالغان تېراگېرتس ئانتېنناسىمۇ بار. مەسىلەن، 2006-يىلى، جىن خاۋ قاتارلىقلار كاربون نانو تۇرۇبا دىپول ئانتېنناسىنى تەكلىپ قىلدى. 10-رەسىمنىڭ (a) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، دىپول مېتال ماتېرىياللار ئورنىغا كاربون نانو تۇرۇبالاردىن ياسالغان. ئۇ كاربون نانو تۇرۇبا دىپول ئانتېنناسىنىڭ ئىنفىرا قىزىل نۇر ۋە ئوپتىكىلىق خۇسۇسىيەتلىرىنى ئەستايىدىل تەتقىق قىلىپ، چەكلىك ئۇزۇنلۇقتىكى كاربون نانو تۇرۇبا دىپول ئانتېنناسىنىڭ ئومۇمىي ئالاھىدىلىكلىرىنى، مەسىلەن كىرىش ئىمپېدانسى، توك تەقسىماتى، كۈچەيتىش، ئۈنۈم ۋە رادىئاتسىيە ئەندىزىسىنى مۇھاكىمە قىلدى. 10-رەسىمنىڭ (b) قىسمى كاربون نانو تۇرۇبا دىپول ئانتېنناسىنىڭ كىرىش ئىمپېدانسى بىلەن چاستوتا ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. 10-رەسىمنىڭ (b) قىسمىدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، كىرىش ئىمپېدانسىنىڭ خىيالىي قىسمى يۇقىرى چاستوتىلاردا كۆپ نۆلگە ئىگە. بۇ ئانتېننانىڭ ھەر خىل چاستوتىلاردا كۆپ رېزونانسقا ئېرىشەلەيدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. ئېنىقكى، كاربون نانو تۇرۇبا ئانتېنناسى بەلگىلىك چاستوتا دائىرىسىدە (تۆۋەن THz چاستوتىلىرى) رېزونانس كۆرسىتىدۇ، ئەمما بۇ دائىرىدىن سىرتتا رېزونانس قىلالمايدۇ.
10-رەسىم (a) كاربون نانو تۇرۇبا دىپول ئانتېنناسى. (b) كىرىش ئىمپېدانس-چاستوتا ئەگرى سىزىقى
2012-يىلى، سامىر ف. مەھمۇد ۋە ئايد ر. ئەلئەجمى كاربون نانو تۇرۇبىسىغا ئاساسلانغان يېڭى تېراگېرتس ئانتېننا قۇرۇلمىسىنى ئوتتۇرىغا قويدى، بۇ ئانتېننا ئىككى دىئېلېكترىك قەۋەتكە ئورالغان بىر توپ كاربون نانو تۇرۇبىسىدىن تەركىب تاپقان. ئىچكى دىئېلېكترىك قەۋەت دىئېلېكترىك كۆپۈك قەۋىتى، سىرتقى دىئېلېكترىك قەۋەت بولسا مېتاماتېرىيىلىك قەۋەت. كونكرېت قۇرۇلما 11-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. سىناق قىلىش ئارقىلىق، ئانتېننانىڭ رادىئاتسىيە ئىقتىدارى يەككە قەۋەتلىك كاربون نانو تۇرۇبىسىغا سېلىشتۇرغاندا ياخشىلاندى.
11-رەسىم كاربون نانو تۇرۇبىسىغا ئاساسلانغان يېڭى تېراگېرتس ئانتېنناسى
يۇقىرىدا تەكلىپ قىلىنغان يېڭى ماتېرىياللىق تېراگېرتس ئانتېننالىرى ئاساسلىقى ئۈچ ئۆلچەملىك. ئانتېننانىڭ كەڭلىكىنى ياخشىلاش ۋە كونفورمال ئانتېننا ياساش ئۈچۈن، تۈزلەڭلىك گرافېن ئانتېننالىرى كەڭ دائىرىدە دىققەت قوزغىدى. گرافېن ئەلا سۈپەتلىك دىنامىك ئۈزلۈكسىز كونترول خۇسۇسىيىتىگە ئىگە بولۇپ، يانتۇلۇق توك بېسىمىنى تەڭشەش ئارقىلىق يۈزەكى پلازما ھاسىل قىلالايدۇ. يۈزەكى پلازما مۇسبەت دىئېلېكترىك تۇراقلىق ئاساسلار (مەسىلەن، Si, SiO2 قاتارلىقلار) بىلەن مەنپىي دىئېلېكترىك تۇراقلىق ئاساسلار (مەسىلەن، قىممەتلىك مېتاللار، گرافېن قاتارلىقلار) ئوتتۇرىسىدىكى چېگرادا مەۋجۇت. قىممەتلىك مېتاللار ۋە گرافېن قاتارلىق ئۆتكۈزگۈچلەردە نۇرغۇن «ئەركىن ئېلېكترونلار» بار. بۇ ئەركىن ئېلېكترونلار يەنە پلازما دەپمۇ ئاتىلىدۇ. ئۆتكۈزگۈچتىكى ئىچكى پوتېنسىيال مەيدانى سەۋەبىدىن، بۇ پلازمالار مۇقىم ھالەتتە بولىدۇ ۋە تاشقى دۇنيانىڭ تەسىرىگە ئۇچرىمايدۇ. چۈشكەن ئېلېكترو ماگنىت دولقۇنى ئېنېرگىيەسى بۇ پلازمىلارغا قوشۇلغاندا، پلازمالار مۇقىم ھالەتتىن چەتنىپ، تىترەيدۇ. ئۆزگەرتىشتىن كېيىن، ئېلېكترو ماگنىت ھالىتى چېگرادا كۆندۈرۈلگەن ماگنىت دولقۇنى ھاسىل قىلىدۇ. درۇد مودېلى تەرىپىدىن مېتال يۈزەكى پلازمىسىنىڭ تارقىلىش مۇناسىۋىتىنىڭ چۈشەندۈرۈشىگە ئاساسلانغاندا، مېتاللار بوش بوشلۇقتا ئېلېكترو ماگنىت دولقۇنلىرى بىلەن تەبىئىي ھالدا بىرلىشىپ، ئېنېرگىيەنى ئايلاندۇرالمايدۇ. يۈزەكى پلازما دولقۇنلىرىنى قوزغىتىش ئۈچۈن باشقا ماتېرىياللارنى ئىشلىتىش كېرەك. يۈزەكى پلازما دولقۇنلىرى مېتال-ئاساسلىق سىزىقنىڭ پاراللېل يۆنىلىشىدە تېز سۈرئەتتە پارچىلىنىدۇ. مېتال ئۆتكۈزگۈچ يۈزەكى يۆنىلىشتە توك ئۆتكۈزگەندە، تېرە ئېففېكتى پەيدا بولىدۇ. ئېنىقكى، ئانتېننانىڭ كىچىكلىكى سەۋەبىدىن، يۇقىرى چاستوتا بەلبېغىدا تېرە ئېففېكتى كۆرۈلىدۇ، بۇ ئانتېننانىڭ ئىقتىدارىنى زور دەرىجىدە تۆۋەنلىتىدۇ ۋە تېراگېرتس ئانتېنناسىنىڭ تەلىپىنى قاندۇرالمايدۇ. گرافېننىڭ يۈزەكى پلازمونىنىڭ باغلىنىش كۈچى يۇقىرى بولۇپلا قالماي، يەنە ئۈزلۈكسىز ئېلېكتر تەڭشەشنىمۇ قوللايدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، گرافېن تېراگېرتس بەلبېغىدا مۇرەككەپ ئۆتكۈزۈشچانلىققا ئىگە. شۇڭا، دولقۇننىڭ ئاستا تارقىلىشى تېراگېرتس چاستوتىسىدىكى پلازما ھالىتى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. بۇ ئالاھىدىلىكلەر گرافېننىڭ تېراگېرتس بەلبېغىدىكى مېتال ماتېرىياللارنىڭ ئورنىنى ئېلىش ئىقتىدارىنى تولۇق نامايان قىلىدۇ.
گرافېن يۈزى پلازمونلىرىنىڭ قۇتۇپلىشىش خۇسۇسىيىتىگە ئاساسەن، 12-رەسىمدە يېڭى تىپتىكى لېنتا ئانتېنناسى كۆرسىتىلدى، ھەمدە گرافېندىكى پلازما دولقۇنىنىڭ تارقىلىش خۇسۇسىيىتىنىڭ بەلباغ شەكلى ئوتتۇرىغا قويۇلدى. تەڭشىگىلى بولىدىغان ئانتېننا بەلباغ لايىھىسى يېڭى ماتېرىياللىق تېراگېرتس ئانتېنناسىنىڭ تارقىلىش خۇسۇسىيىتىنى تەتقىق قىلىشنىڭ يېڭى ئۇسۇلى بىلەن تەمىنلەيدۇ.
12-رەسىم يېڭى لېنتا ئانتېنناسى
يېڭى ماتېرىياللىق تېراگېرتس ئانتېننا ئېلېمېنتلىرىنى تەكشۈرۈشتىن باشقا، گرافېن نانوياماچ تېراگېرتس ئانتېننالىرىنى تېراگېرتس كۆپ كىرگۈزۈشلىك كۆپ چىقىرىشلىق ئانتېننا ئالاقە سىستېمىسىنى قۇرۇش ئۈچۈن قاتار قىلىپ لايىھىلىگىلى بولىدۇ. ئانتېننا قۇرۇلمىسى 13-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. گرافېن نانوياماچ ئانتېننالىرىنىڭ ئۆزگىچە خۇسۇسىيىتىگە ئاساسەن، ئانتېننا ئېلېمېنتلىرى مىكرون ئۆلچىمىگە ئىگە. خىمىيىلىك پارغا چۆكۈش ئارقىلىق ھەر خىل گرافېن رەسىملىرى نېپىز نىكېل قەۋىتىدە بىۋاسىتە سىنتېزلىنىپ، ئۇلارنى ھەر قانداق ئاساسقا يۆتكىلىدۇ. مۇۋاپىق مىقداردىكى زاپچاسلارنى تاللاش ۋە ئېلېكتروستاتىك ئېغىشچانلىق توك بېسىمىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق، رادىئاتسىيە يۆنىلىشىنى ئۈنۈملۈك ئۆزگەرتكىلى بولىدۇ، بۇ سىستېمىنى قايتا تەڭشىگىلى بولىدۇ.
13-رەسىم گرافېن نانوياماچ تېراگېرتز ئانتېننا گۇرۇپپىسى
يېڭى ماتېرىياللارنى تەتقىق قىلىش نىسبەتەن يېڭى بىر يۆنىلىش. ماتېرىياللارنى يېڭىلىق يارىتىش ئەنئەنىۋى ئانتېننالارنىڭ چەكلىمىسىنى بۇزۇپ تاشلاپ، قايتا تەڭشىگىلى بولىدىغان مېتاماتېرىياللار، ئىككى ئۆلچەملىك (2D) ماتېرىياللار قاتارلىق ھەر خىل يېڭى ئانتېننالارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشى مۆلچەرلەنمەكتە. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ خىل ئانتېننا ئاساسلىقى يېڭى ماتېرىياللارنىڭ يېڭىلىق يارىتىشى ۋە جەريان تېخنىكىسىنىڭ تەرەققىياتىغا تايىنىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، تېراگېرتس ئانتېننالىرىنى تەرەققىي قىلدۇرۇش تېراگېرتس ئانتېننالىرىنىڭ يۇقىرى پايدا، تۆۋەن تەننەرخ ۋە كەڭ بەلباغ كەڭلىكى تەلىپىنى قاندۇرۇش ئۈچۈن يېڭىلىق يارىتىش ماتېرىياللىرى، ئېنىق بىر تەرەپ قىلىش تېخنىكىسى ۋە يېڭى لايىھەلەش قۇرۇلمىسىنى تەلەپ قىلىدۇ.
تۆۋەندە ئۈچ خىل تېراگېرتس ئانتېنناسىنىڭ ئاساسىي پىرىنسىپلىرى تونۇشتۇرۇلىدۇ: مېتال ئانتېننا، دىئېلېكترىك ئانتېننا ۋە يېڭى ماتېرىيال ئانتېنناسى، ھەمدە ئۇلارنىڭ پەرقى، ئەۋزەللىكى ۋە كەمچىلىكى تەھلىل قىلىنىدۇ.
1. مېتال ئانتېننا: گېئومېتىرىيەسى ئاددىي، بىر تەرەپ قىلىش ئاسان، تەننەرخى نىسبەتەن تۆۋەن، ئاساسىي ماتېرىياللارغا بولغان تەلىپى تۆۋەن. قانداقلا بولمىسۇن، مېتال ئانتېننالار ئانتېننانىڭ ئورنىنى تەڭشەش ئۈچۈن مېخانىكىلىق ئۇسۇلنى قوللىنىدۇ، بۇ ئۇسۇلدا خاتالىقلار كۆپ ئۇچرايدۇ. ئەگەر تەڭشەش توغرا بولمىسا، ئانتېننانىڭ ئىقتىدارى زور دەرىجىدە تۆۋەنلەيدۇ. مېتال ئانتېننانىڭ چوڭلۇقى كىچىك بولسىمۇ، ئۇنى تەكشى توك يولى بىلەن يىغىش تەس.
2. دىئېلېكترىك ئانتېننا: دىئېلېكترىك ئانتېننانىڭ كىرىش ئىمپېدانسى تۆۋەن، تۆۋەن ئىمپېدانس دېتېكتورى بىلەن ماسلاشتۇرۇش ئاسان، ھەمدە تۈزلەڭلىك توك يولى بىلەن ئۇلىنىش نىسبەتەن ئاسان. دىئېلېكترىك ئانتېننانىڭ گېئومېتىرىيەلىك شەكىللىرى كېپىنەك شەكلى، قوش U شەكلى، ئادەتتىكى لوگارىفمىك شەكىل ۋە لوگارىفمىك دەۋرىي سىنۇس شەكلىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، دىئېلېكترىك ئانتېننانىڭ يەنە بىر ئەجەللىك كەمچىلىكى بار، يەنى قېلىن ئاساسنىڭ كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان يۈزەكى دولقۇن ئېففېكتى. ھەل قىلىش چارىسى لىنزىنى يۈكلەش ۋە دىئېلېكترىك ئاساسنى EBG قۇرۇلمىسى بىلەن ئالماشتۇرۇش. ھەر ئىككى ھەل قىلىش چارىسى يېڭىلىق يارىتىش ۋە تېخنىكا ۋە ماتېرىياللارنى ئۈزلۈكسىز ياخشىلاشنى تەلەپ قىلىدۇ، ئەمما ئۇلارنىڭ ئەلا ئىقتىدارى (مەسىلەن، ھەممە يۆنىلىشلىك ۋە يۈزەكى دولقۇننى باستۇرۇش) تېراگېرتس ئانتېننا تەتقىقاتى ئۈچۈن يېڭى ئىدىيەلەرنى تەمىنلىيەلەيدۇ.
3. يېڭى ماتېرىيال ئانتېننالىرى: ھازىر، كاربون نانو تۇرۇبىسىدىن ياسالغان يېڭى دىپول ئانتېننالىرى ۋە مېتاماتېرىياللاردىن ياسالغان يېڭى ئانتېننا قۇرۇلمىلىرى پەيدا بولدى. يېڭى ماتېرىياللار يېڭى ئىقتىدار بۆسۈشلىرىنى ئېلىپ كېلىشى مۇمكىن، ئەمما بۇنىڭ ئالدىنقى شەرتى ماتېرىيال ئىلمىدىكى يېڭىلىق يارىتىشتۇر. ھازىر، يېڭى ماتېرىيال ئانتېننالىرى توغرىسىدىكى تەتقىقات يەنىلا تەكشۈرۈش باسقۇچىدا تۇرۇۋاتىدۇ، نۇرغۇن ئاچقۇچلۇق تېخنىكىلار يېتەرلىك پىشىپ يېتىلمىگەن.
قىسقىسى، لايىھە تەلىپىگە ئاساسەن ھەر خىل تېراگېرتس ئانتېننالىرىنى تاللىغىلى بولىدۇ:
1) ئەگەر ئاددىي لايىھە ۋە تۆۋەن ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخى تەلەپ قىلىنسا، مېتال ئانتېننالارنى تاللىغىلى بولىدۇ.
2) ئەگەر يۇقىرى ئىنتېگراتسىيە ۋە تۆۋەن كىرىش ئىمپېدانسى تەلەپ قىلىنسا، دىئېلېكترىك ئانتېننالارنى تاللىغىلى بولىدۇ.
3) ئەگەر ئىقتىدار جەھەتتە بۆسۈش ھاسىل قىلىشقا توغرا كەلسە، يېڭى ماتېرىياللىق ئانتېننالارنى تاللىغىلى بولىدۇ.
يۇقىرىدىكى لايىھەلەرنى ئالاھىدە تەلەپلەرگە ئاساسەن تەڭشىگىلى بولىدۇ. مەسىلەن، ئىككى خىل ئانتېننانى بىرلەشتۈرۈپ تېخىمۇ كۆپ ئەۋزەللىككە ئېرىشكىلى بولىدۇ، ئەمما يىغىش ئۇسۇلى ۋە لايىھەلەش تېخنىكىسى تېخىمۇ قاتتىق تەلەپلەرگە ماس كېلىشى كېرەك.
ئانتېننالار ھەققىدە تېخىمۇ كۆپ مەلۇماتقا ئېرىشىش ئۈچۈن بۇ يەرگە كىرىڭ:
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2024-يىلى 8-ئاينىڭ 2-كۈنى
