نوع جدیدی از Multiplexer Terahertz ظرفیت داده را دو برابر کرده و ارتباط 6G را با پهنای باند بی سابقه و از دست دادن داده های کم به طور قابل توجهی افزایش داده است.
محققان یک مولتیپلر باند فوق العاده گسترده ای را معرفی کرده اند که ظرفیت داده را دو برابر می کند و پیشرفت های انقلابی را به 6G و بعد از آن می رساند. (منبع تصویر: گتی تصاویر)
ارتباطات بی سیم نسل بعدی ، که توسط Terahertz Technology ارائه شده است ، نوید انقلابی در انتقال داده ها دارد.
این سیستم ها در فرکانس های Terahertz کار می کنند و پهنای باند بی نظیری را برای انتقال و ارتباطات داده های فوق العاده سریع ارائه می دهند. با این حال ، برای تحقق کامل این پتانسیل ، باید چالش های فنی قابل توجهی برطرف شود ، به ویژه در مدیریت و استفاده مؤثر از طیف موجود.
یک پیشرفت پیشگامانه به این چالش پرداخته است: اولین مولتیپلر قطبی سازی Terahertz یکپارچه فوق العاده گسترده (DE) که بر روی یک سکوی سیلیکون بدون بستر تحقق یافته است.
این طراحی نوآورانه گروه Sub-Terahertz J (220-330 گیگاهرتز) را هدف قرار می دهد و هدف آن تبدیل ارتباطات برای 6G و بعد از آن است. دستگاه به طور موثری ظرفیت داده را دو برابر می کند و ضمن حفظ میزان از دست دادن داده پایین ، راه را برای شبکه های بی سیم با سرعت بالا کارآمد و قابل اعتماد هموار می کند.
تیم پشت این نقطه عطف شامل استاد Withayachumnankul از دانشکده مهندسی برق و مکانیک دانشگاه آدلاید ، دکتر Weijie Gao ، اکنون یک محقق فوق دکترا در دانشگاه اوزاکا و پروفسور Masayuki Fujita است.
پروفسور Withayachumnankul اظهار داشت ، "چند قطبی قطبی سازی پیشنهادی اجازه می دهد تا چندین جریان داده به طور همزمان در همان باند فرکانس منتقل شود ، به طور موثری ظرفیت داده را دو برابر می کند." پهنای باند نسبی به دست آمده توسط دستگاه در هر محدوده فرکانس بی سابقه است و یک جهش قابل توجه برای مولتیپلرهای یکپارچه است.
چند برابر قطبش در ارتباطات مدرن ضروری است زیرا آنها چندین سیگنال را قادر می سازند باند فرکانس یکسانی را به اشتراک بگذارند ، و ظرفیت کانال را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند.
دستگاه جدید با استفاده از جفت های جهت دار مخروطی و روکش متوسط موثر ناهمسانگرد به این امر دست می یابد. این مؤلفه ها باعث افزایش خونریزی قطبش می شوند ، و در نتیجه ویژگی های انقراض قطبش بالا (PER) و پهنای باند گسترده - ویژگی های کلید سیستم های ارتباطی کارآمد Terahertz.
بر خلاف طرح های سنتی که به موجبرهای نامتقارن پیچیده و وابسته به فرکانس متکی هستند ، مولتیپلر جدید از روکش ناهمسانگرد با تنها وابستگی فرکانس جزئی استفاده می کند. این رویکرد به طور کامل از پهنای باند کافی که توسط جفت های مخروطی تهیه شده است ، استفاده می کند.
نتیجه یک پهنای باند کسری نزدیک به 40 ٪ ، به طور متوسط در هر بیش از 20 دسی بل و حداقل از دست دادن درج تقریبا 1 دسی بل است. این معیارهای عملکرد به مراتب از طرح های نوری و مایکروویو موجود فراتر رفته است ، که اغلب از پهنای باند باریک و از دست دادن زیاد رنج می برند.
کار تیم تحقیق نه تنها باعث افزایش کارآیی سیستم های Terahertz می شود بلکه زمینه را برای دوره جدیدی در ارتباطات بی سیم نیز فراهم می کند. دکتر گائو خاطرنشان کرد: "این نوآوری یک محرک اصلی در باز کردن پتانسیل ارتباطات Terahertz است." برنامه ها شامل پخش فیلم با کیفیت بالا ، واقعیت افزوده و شبکه های تلفن همراه نسل بعدی مانند 6G است.
راه حل های مدیریت قطبی سازی تراهرتز سنتی ، مانند مبدل های حالت متعامد (OMTS) بر اساس موج های فلزی مستطیل شکل ، با محدودیت های قابل توجهی روبرو هستند. موازین فلزی در فرکانس های بالاتر باعث افزایش تلفات اهمی می شوند و فرآیندهای تولید آنها به دلیل نیازهای هندسی دقیق پیچیده است.
چند برابر قطبش نوری ، از جمله آنهایی که از تداخل سنجهای ماچ-زینندر یا کریستال های فوتونی استفاده می کنند ، یکپارچه سازی بهتر و ضررهای کمتری را ارائه می دهند اما اغلب نیاز به تجارت بین پهنای باند ، فشرده سازی و پیچیدگی تولید دارند.
جفت های جهت دار به طور گسترده ای در سیستم های نوری مورد استفاده قرار می گیرند و برای دستیابی به اندازه جمع و جور و در PER ، نیاز به نقص قطبی سازی قوی دارند. با این حال ، آنها با پهنای باند باریک و حساسیت به تحمل تولید محدود می شوند.
Multiplexer جدید مزایای اتصال دهنده های جهت گیری مخروطی و روکش متوسط موثر را با غلبه بر این محدودیت ها ترکیب می کند. روکش ناهمسانگرد از تجاوز قابل توجهی برخوردار است و از سطح پهنای باند وسیع آن را تضمین می کند. این اصل طراحی نشانگر عزیمت از روشهای سنتی است و یک راه حل مقیاس پذیر و عملی برای ادغام Terahertz ارائه می دهد.
اعتبار سنجی تجربی مولتیپلر عملکرد استثنایی خود را تأیید کرد. این دستگاه در محدوده 225-330 گیگاهرتز به طور کارآمد عمل می کند و در حالی که A در هر 20 دسی بل را حفظ می کند ، به پهنای باند کسری 37.8 ٪ رسیده است. اندازه جمع و جور و سازگاری آن با فرآیندهای تولید استاندارد ، آن را برای تولید انبوه مناسب می کند.
دکتر گائو اظهار داشت ، "این نوآوری نه تنها باعث افزایش کارآیی سیستم های ارتباطی Terahertz می شود بلکه راه را برای شبکه های بی سیم با سرعت بالا و قابل اعتماد تر هموار می کند."
کاربردهای بالقوه این فناوری فراتر از سیستم های ارتباطی گسترش می یابد. با بهبود استفاده از طیف ، مولتیپلکسر می تواند پیشرفت هایی را در زمینه هایی مانند رادار ، تصویربرداری و اینترنت اشیاء انجام دهد. پروفسور Woryayachumnankul اظهار داشت: "طی یک دهه ، ما انتظار داریم که این فناوری های Terahertz به طور گسترده ای در صنایع مختلف اتخاذ و ادغام شوند."
Multiplexer همچنین می تواند یکپارچه با دستگاه های پرتونگاری قبلی که توسط تیم ساخته شده است یکپارچه شود و عملکردهای پیشرفته ارتباطی را در یک بستر یکپارچه امکان پذیر می کند. این سازگاری تطبیق پذیری و مقیاس پذیری پلت فرم موثر موثر دی الکتریک موثر را نشان می دهد.
یافته های تحقیق این تیم در مجله Laser & Photonic Review با تأکید بر اهمیت آنها در پیشبرد فناوری Photonic Terahertz منتشر شده است. پروفسور فوجیتا اظهار داشت: "با غلبه بر موانع فنی انتقادی ، این نوآوری انتظار می رود علاقه و فعالیت های تحقیقاتی را در این زمینه تحریک کند."
محققان پیش بینی می کنند که کار آنها باعث الهام بخش برنامه های جدید و پیشرفت های تکنولوژیکی بیشتر در سالهای آینده شود و در نهایت منجر به نمونه های اولیه و محصولات تجاری شود.
این مولتیپلر یک قدم مهم به جلو در باز کردن پتانسیل ارتباطات تراهرتز است. این استاندارد جدید را برای دستگاه های یکپارچه Terahertz با معیارهای عملکرد بی سابقه ای خود تعیین می کند.
از آنجا که تقاضا برای شبکه های ارتباطی با سرعت بالا ، همچنان در حال رشد است ، چنین نوآوری ها نقش مهمی در شکل دادن به آینده فناوری بی سیم دارند.
زمان پست: دسامبر 16-2024