نوع جدیدی از مالتی پلکسر تراهرتز ظرفیت داده را دو برابر کرده و ارتباطات 6G را با پهنای باند بی سابقه و از دست دادن داده کم به طور قابل توجهی افزایش داده است.
محققان یک مالتی پلکسر تراهرتز با باند فوق العاده را معرفی کرده اند که ظرفیت داده را دو برابر می کند و پیشرفت های انقلابی را در 6G و فراتر از آن به ارمغان می آورد. (منبع تصویر: گتی ایماژ)
نسل بعدی ارتباطات بی سیم که با فناوری تراهرتز ارائه می شود، نوید انقلابی در انتقال داده ها را می دهد.
این سیستم‌ها در فرکانس‌های تراهرتز کار می‌کنند و پهنای باند بی‌نظیری برای انتقال و ارتباطات فوق‌العاده سریع ارائه می‌دهند. با این حال، برای تحقق کامل این پتانسیل، باید بر چالش‌های فنی مهم، به ویژه در مدیریت و استفاده مؤثر از طیف موجود، غلبه کرد.
یک پیشرفت پیشگامانه به این چالش پرداخته است: اولین پلاریزاسیون (د)مولتی پلکسر یکپارچه تراهرتز با باند فوق العاده گسترده که بر روی یک پلت فرم سیلیکونی بدون بستر ساخته شده است.
این طراحی نوآورانه باند J زیر تراهرتز (220-330 گیگاهرتز) را هدف قرار می دهد و هدف آن تغییر ارتباطات برای 6G و فراتر از آن است. این دستگاه به طور موثر ظرفیت داده را دو برابر می کند و در عین حال نرخ از دست دادن داده پایینی را حفظ می کند و راه را برای شبکه های بی سیم پرسرعت کارآمد و قابل اعتماد هموار می کند.
تیم پشت سر این نقطه عطف شامل پروفسور Withawat Withayachumnankul از دانشکده مهندسی برق و مکانیک دانشگاه آدلاید، دکتر Weijie Gao، که اکنون یک محقق فوق دکترا در دانشگاه اوزاکا است، و پروفسور Masayuki Fujita است.
پروفسور Withayachumnankul اظهار داشت: "مالتی پلکسر پلاریزاسیون پیشنهادی اجازه می دهد تا چندین جریان داده به طور همزمان در یک باند فرکانسی مخابره شوند و به طور موثر ظرفیت داده را دو برابر کند." پهنای باند نسبی به‌دست‌آمده توسط دستگاه در هر محدوده فرکانسی بی‌سابقه است، که نشان‌دهنده یک جهش قابل توجه برای مالتی پلکسرهای یکپارچه است.
مالتی پلکسرهای پلاریزاسیون در ارتباطات مدرن ضروری هستند زیرا سیگنال های متعدد را قادر می سازند تا باند فرکانسی مشابهی را به اشتراک بگذارند و ظرفیت کانال را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.
دستگاه جدید با استفاده از جفت کننده های جهت دار مخروطی و روکش متوسط موثر ناهمسانگرد به این امر دست می یابد. این مولفه‌ها انکسار دو قطبی را افزایش می‌دهند، که منجر به نسبت خاموشی قطبش بالا (PER) و پهنای باند وسیع می‌شود که ویژگی‌های کلیدی سیستم‌های ارتباطی تراهرتز کارآمد است.
برخلاف طرح‌های سنتی که بر موجرهای نامتقارن پیچیده و وابسته به فرکانس تکیه می‌کنند، مالتی پلکسر جدید از روکش ناهمسانگرد با وابستگی جزئی به فرکانس استفاده می‌کند. این رویکرد به طور کامل از پهنای باند کافی ارائه شده توسط کوپلرهای مخروطی استفاده می کند.
نتیجه یک پهنای باند کسری نزدیک به 40٪، میانگین PER بیش از 20 دسی بل و حداقل تلفات درج تقریباً 1 دسی بل است. این معیارهای عملکرد بسیار فراتر از معیارهای طراحی های نوری و مایکروویو موجود است که اغلب از پهنای باند باریک و تلفات زیاد رنج می برند.
کار تیم تحقیقاتی نه تنها کارایی سیستم های تراهرتز را افزایش می دهد، بلکه زمینه را برای عصر جدیدی در ارتباطات بی سیم فراهم می کند. دکتر گائو خاطرنشان کرد: "این نوآوری یک محرک کلیدی در باز کردن پتانسیل ارتباطات تراهرتز است." برنامه های کاربردی شامل پخش ویدئو با کیفیت بالا، واقعیت افزوده و شبکه های تلفن همراه نسل بعدی مانند 6G است.
راه‌حل‌های سنتی مدیریت پلاریزاسیون تراهرتز، مانند مبدل‌های حالت متعامد (OMTs) مبتنی بر موجبرهای فلزی مستطیلی، با محدودیت‌های قابل توجهی روبرو هستند. موجبرهای فلزی افزایش تلفات اهمی را در فرکانس های بالاتر تجربه می کنند و فرآیندهای ساخت آنها به دلیل الزامات هندسی سختگیرانه پیچیده است.
مالتی پلکسرهای پلاریزاسیون نوری، از جمله آنهایی که از تداخل سنج های ماخ زندر یا کریستال های فوتونیک استفاده می کنند، یکپارچگی بهتر و تلفات کمتری را ارائه می دهند، اما اغلب نیاز به معاوضه بین پهنای باند، فشردگی و پیچیدگی ساخت دارند.
کوپلرهای جهت دار به طور گسترده در سیستم های نوری استفاده می شوند و برای دستیابی به اندازه فشرده و PER بالا به انکسار دو قطبی قوی نیاز دارند. با این حال، آنها به دلیل پهنای باند باریک و حساسیت به تلورانس های تولید محدود می شوند.
مالتی پلکسر جدید مزایای جفت کننده های جهت دار مخروطی و روکش متوسط موثر را ترکیب می کند و بر این محدودیت ها غلبه می کند. روکش ناهمسانگرد دارای انکسار دوگانه قابل توجهی است که PER بالایی را در پهنای باند وسیع تضمین می کند. این اصل طراحی نشان دهنده انحراف از روش های سنتی است و راه حلی مقیاس پذیر و عملی برای ادغام تراهرتز ارائه می دهد.
اعتبار سنجی تجربی مالتی پلکسر عملکرد استثنایی آن را تایید کرد. این دستگاه به طور موثر در محدوده 225-330 گیگاهرتز کار می کند و به پهنای باند کسری 37.8 درصد دست می یابد در حالی که PER بالای 20 دسی بل را حفظ می کند. اندازه جمع و جور و سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد تولید، آن را برای تولید انبوه مناسب می کند.
دکتر گائو خاطرنشان کرد: "این نوآوری نه تنها کارایی سیستم های ارتباطی تراهرتز را افزایش می دهد، بلکه راه را برای شبکه های بی سیم پرسرعت قدرتمندتر و قابل اعتمادتر هموار می کند."
کاربردهای بالقوه این فناوری فراتر از سیستم های ارتباطی است. با بهبود استفاده از طیف، مالتی پلکسر می تواند پیشرفت هایی را در زمینه هایی مانند رادار، تصویربرداری و اینترنت اشیا ایجاد کند. پروفسور Withayachumnankul اظهار داشت: "ما انتظار داریم ظرف یک دهه این فناوری های تراهرتز به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند و یکپارچه شوند."
مالتی پلکسر همچنین می‌تواند به‌طور یکپارچه با دستگاه‌های شکل‌دهی پرتوهای قبلی که توسط تیم توسعه داده شده‌اند، ادغام شود و قابلیت‌های ارتباطی پیشرفته را در یک پلتفرم یکپارچه امکان‌پذیر کند. این سازگاری تطبیق پذیری و مقیاس پذیری پلت فرم موثر موجبر دی الکتریک با پوشش متوسط را برجسته می کند.
یافته‌های تحقیقاتی این تیم در مجله Laser & Photonic Reviews منتشر شده است و بر اهمیت آن در پیشرفت فناوری تراهرتز فوتونی تأکید دارد. پروفسور فوجیتا خاطرنشان کرد: انتظار می رود با غلبه بر موانع فنی حیاتی، این نوآوری علاقه و فعالیت های تحقیقاتی را در این زمینه تحریک کند.
محققان پیش‌بینی می‌کنند که کار آنها الهام‌بخش برنامه‌های کاربردی جدید و پیشرفت‌های فناوری بیشتر در سال‌های آینده باشد که در نهایت منجر به تولید نمونه‌های اولیه تجاری و محصولات خواهد شد.
این مالتی پلکسر یک گام مهم به جلو در باز کردن پتانسیل ارتباطات تراهرتز است. با معیارهای عملکرد بی سابقه خود، استاندارد جدیدی را برای دستگاه های تراهرتز یکپارچه تعیین می کند.
از آنجایی که تقاضا برای شبکه های ارتباطی پرسرعت و با ظرفیت بالا همچنان در حال رشد است، چنین نوآوری هایی نقش مهمی در شکل دادن به آینده فناوری بی سیم ایفا خواهند کرد.
زمان ارسال: دسامبر-16-2024