Mat der wuessender Popularitéit vun drahtlose Geräter sinn Dateservicer an eng nei Period vu rapider Entwécklung agaangen, och bekannt als den explosive Wuesstum vun Dateservicer. De Moment migréieren eng grouss Unzuel vun Uwendungen graduell vu Computeren op drahtlose Geräter wéi Handyen, déi einfach ze droen an an Echtzäit ze bedreiwen sinn, awer dës Situatioun huet och zu enger séierer Erhéijung vum Dateverkéier an engem Mangel u Bandbreedressourcen gefouert. . Laut Statistiken kann den Datenrate um Maart an den nächsten 10 bis 15 Joer Gbps oder souguer Tbps erreechen. Am Moment huet THz Kommunikatioun e Gbps Datenrate erreecht, während den Tbps Datenrate nach ëmmer an de fréie Stadien vun der Entwécklung ass. E verwandte Pabeier listt déi lescht Fortschrëtter a Gbps Datenraten baséiert op der THz Band a virausgesot datt Tbps duerch Polariséierungsmultiplexing kritt kënne ginn. Dofir, fir d'Dateniwwerdroungsrate ze erhéijen, ass eng machbar Léisung eng nei Frequenzband z'entwéckelen, dat ass d'Terahertz Band, déi am "eidel Gebitt" tëscht Mikrowellen an Infrarout Liicht ass. Op der ITU World Radiocommunication Conference (WRC-19) am Joer 2019 ass d'Frequenzbereich vun 275-450GHz fir fix a landmobil Servicer benotzt ginn. Et kann gesi ginn datt terahertz drahtlose Kommunikatiounssystemer d'Opmierksamkeet vu ville Fuerscher ugezunn hunn.
Terahertz elektromagnetesch Wellen ginn allgemeng als Frequenzband vun 0,1-10THz (1THz=1012Hz) mat enger Wellelängt vun 0,03-3 mm definéiert. Geméiss dem IEEE Standard sinn terahertz Wellen als 0,3-10THz definéiert. Figur 1 weist datt d'Terahertz Frequenzband tëscht Mikrowellen an Infraroutlicht ass.
Fig. 1 Schematesch Diagramm vun THz Frequenz Band.
Entwécklung vun Terahertz Antennen
Obwuel d'Terahertz Fuerschung am 19. Joerhonnert ugefaang huet, gouf et zu där Zäit net als onofhängegt Feld studéiert. D'Fuerschung iwwer d'Terahertz-Stralung war haaptsächlech op déi wäit-Infrarout-Band konzentréiert. Et war net bis an d'Mëtt bis Enn vum 20. Joerhonnert datt d'Fuerscher ugefaang hunn Millimeterwellenfuerschung op d'Terahertz Band ze förderen a spezialiséiert Terahertz Technologiefuerschung ze maachen.
An den 1980er huet d'Entstoe vun Terahertz Stralungsquellen d'Applikatioun vun Terahertzwellen a praktesche Systemer méiglech gemaach. Zënter dem 21. Joerhonnert huet d'Wireless-Kommunikatiounstechnologie séier entwéckelt, an d'Demande vun de Leit fir Informatioun an d'Erhéijung vun der Kommunikatiounsausrüstung hunn méi streng Ufuerderunge fir d'Transmissiounsquote vu Kommunikatiounsdaten virgestallt. Dofir ass eng vun den Erausfuerderunge vun der zukünfteger Kommunikatiounstechnologie mat engem héijen Datequote vu Gigabits pro Sekonn op enger Plaz ze bedreiwen. Ënnert der aktueller wirtschaftlecher Entwécklung sinn Spektrumressourcen ëmmer méi knapp ginn. Wéi och ëmmer, mënschlech Ufuerderunge fir Kommunikatiounskapazitéit a Geschwindegkeet sinn endlos. Fir de Problem vum Spektrumstau benotze vill Firmen Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Technologie fir d'Spektrumeffizienz a Systemkapazitéit duerch raimlech Multiplexing ze verbesseren. Mat dem Fortschrëtt vun 5G Netzwierker wäert d'Datenverbindungsgeschwindegkeet vun all Benotzer Gbps iwwerschreiden, an den Dateverkéier vun de Basisstatiounen wäert och wesentlech eropgoen. Fir traditionell Millimeterwellenkommunikatiounssystemer kënnen d'Mikrowellenlinks dës enorm Datestroum net handhaben. Zousätzlech, wéinst dem Afloss vun der Siichtlinn, ass d'Transmissiounsdistanz vun der Infraroutkommunikatioun kuerz an d'Plaz vu senger Kommunikatiounsausrüstung fixéiert. Dofir kënnen THz Wellen, déi tëscht Mikrowellen an Infrarout sinn, benotzt ginn fir High-Speed-Kommunikatiounssystemer ze bauen an Dateniwwerdroungsraten ze erhéijen andeems THz Linken benotzt ginn.
Terahertz Wellen kënnen eng méi breet Kommunikatiounsbandbreedung ubidden, a säi Frequenzbereich ass ongeféier 1000 Mol dat vun der mobiler Kommunikatioun. Dofir ass d'Benotzung vun THz fir ultra-High-Speed-Wireless-Kommunikatiounssystemer eng verspriechend Léisung fir d'Erausfuerderung vun héijen Datenraten, déi den Interessi vu ville Fuerschungsteams an Industrien ugezunn huet. Am September 2017 gouf den éischten THz drahtlose Kommunikatiounsstandard IEEE 802.15.3d-2017 verëffentlecht, deen Punkt-zu-Punkt Datenaustausch am ënneschten THz Frequenzbereich vun 252-325 GHz definéiert. Déi alternativ kierperlech Layer (PHY) vum Link kann Datenraten vu bis zu 100 Gbps bei verschiddene Bandbreedungen erreechen.
Den éischten erfollegräichen THz Kommunikatiounssystem vun 0,12 THz gouf am 2004 gegrënnt, an den THz Kommunikatiounssystem vun 0,3 THz gouf am Joer 2013 realiséiert. Tabell 1 weist d'Fuerschungsfortschrëtter vun terahertz Kommunikatiounssystemer a Japan vun 2004 bis 2013.
Table 1 Fuerschung Fortschrëtter vun Terahertz Kommunikatioun Systemer a Japan vun 2004 bis 2013
D'Antennestruktur vun engem Kommunikatiounssystem, deen am 2004 entwéckelt gouf, gouf am Detail vum Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) beschriwwen 2005. D'Antennekonfiguratioun gouf an zwee Fäll agefouert, wéi an der Figur 2.
Figur 2 Schematesch Diagramm vum Japanesche NTT 120 GHz drahtlose Kommunikatiounssystem
De System integréiert photoelektresch Konversioun an Antenne an adoptéiert zwee Aarbechtsmodi:
1. An engem no-Gamme bannen Ëmwelt, besteet de Planar Antenne Sender dobannen benotzt aus engem Single-Linn Carrier photodiode (UTC-PD) Chip, engem planar Slot Antenne an engem Silicon Lens, wéi an der Figur 2 (a).
2. An engem laangfristeg Outdoor-Ëmfeld, fir den Afloss vu groussen Iwwerdroungsverloscht a gerénger Sensibilitéit vum Detektor ze verbesseren, muss d'Senderantenne héich Gewënn hunn. Déi existéierend terahertz Antenne benotzt eng Gaussesch optesch Lens mat engem Gewënn vu méi wéi 50 dBi. D'Fudderhorn an dielektresch Lenskombinatioun gëtt an der Figur 2 (b) gewisen.
Nieft der Entwécklung vun engem 0,12 THz Kommunikatiounssystem entwéckelt NTT och e 0,3THz Kommunikatiounssystem am Joer 2012. Duerch kontinuéierlech Optimiséierung kann d'Transmissiounsrate esou héich wéi 100Gbps sinn. Wéi kann aus der Tabell 1 gesi ginn, huet et e grousse Bäitrag zur Entwécklung vun der Terahertz-Kommunikatioun gemaach. Wéi och ëmmer, déi aktuell Fuerschungsaarbecht huet d'Nodeeler vun enger gerénger Operatiounsfrequenz, enger grousser Gréisst an héijer Käschten.
Déi meescht vun den Terahertz Antennen déi aktuell benotzt ginn, gi vu Millimeterwellenantennen geännert, an et gëtt wéineg Innovatioun an Terahertz Antennen. Dofir, fir d'Performance vun terahertz Kommunikatiounssystemer ze verbesseren, ass eng wichteg Aufgab d'Terahertz Antennen ze optimiséieren. Tabell 2 weist d'Fuerschungsfortschrëtter vun der däitscher THz Kommunikatioun. Figur 3 (a) weist e representativen THz drahtlose Kommunikatiounssystem deen Photonik an Elektronik kombinéiert. Figur 3 (b) weist de Wand Tunnel Test Zeen. Vun der aktueller Fuerschungssituatioun an Däitschland beurteelen, huet seng Fuerschung an Entwécklung och Nodeeler wéi niddereg Operatiounsfrequenz, héich Käschten an niddreg Effizienz.
Table 2 Fuerschung Fortschrëtter vun THz Kommunikatioun an Däitschland
Figur 3 Wandtunnel Test Zeen
Den CSIRO ICT Center huet och Fuerschung iwwer THz Indoor Wireless Kommunikatiounssystemer initiéiert. Den Zentrum huet d'Relatioun tëscht dem Joer an der Kommunikatiounsfrequenz studéiert, wéi an der Figur 4. Wéi kann aus der Figur 4 gesi ginn, bis 2020, tendéiert d'Fuerschung iwwer drahtlose Kommunikatiounen op d'THz Band. Déi maximal Kommunikatiounsfrequenz mam Radiospektrum erhéicht ongeféier zéng Mol all zwanzeg Joer. Den Zentrum huet Empfehlungen iwwer d'Ufuerderunge fir THz Antennen gemaach a proposéiert traditionell Antennen wéi Hunnen a Lënse fir THz Kommunikatiounssystemer. Wéi an der Figur 5 gewisen, funktionnéieren zwou Hornantennen op 0,84THz respektiv 1,7THz, mat enger einfacher Struktur a gudder Gaussstrahlleistung.
Figur 4 Relatioun tëscht Joer an Frequenz
Spezifikatioune vun RM-BDHA818-20A
Spezifikatioune vun RM-DCPHA105145-20
Figur 5 Zwou Zorte vun Horn Antennen
D'USA hunn extensiv Fuerschung iwwer d'Emissioun an d'Detektioun vun Terahertzwellen gemaach. Berühmte Terahertz Fuerschungslaboratoiren enthalen de Jet Propulsion Laboratory (JPL), de Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), den US National Laboratory (LLNL), d'National Aeronautics and Space Administration (NASA), d'National Science Foundation (NSF), etc. Nei terahertz Antennen fir terahertz Uwendungen goufen entworf, sou wéi Bowtie Antennen a Frequenzstrahl Lenkungsantennen. No der Entwécklung vun terahertz Antennen, kënne mir dräi Basis Design Iddien fir terahertz Antennen am Moment kréien, wéi an der Figur 6 gewisen.
Figur 6 Dräi Basis Design Iddien fir terahertz Antennen
Déi uewe genannte Analyse weist datt obwuel vill Länner grouss Opmierksamkeet op Terahertz Antennen bezuelt hunn, et nach ëmmer an der éischter Exploratiouns- an Entwécklungsstadium ass. Wéinst héije Ausbreedungsverloscht a molekulare Absorptioun sinn THz Antennen normalerweis limitéiert duerch Iwwerdroungsdistanz an Ofdeckung. E puer Studien konzentréieren sech op manner Betribsfrequenzen an der THz Band. Bestehend terahertz Antennefuerschung konzentréiert sech haaptsächlech op d'Verbesserung vum Gewënn andeems Dir dielektresch Lensantennen benotzt, asw. Zousätzlech, wéi d'Effizienz vun der Terahertz Antenneverpackung ze verbesseren ass och e ganz dréngend Thema.
Allgemeng THz Antennen
Et gi vill Aarte vun THz Antennen verfügbar: Dipolantennen mat konischen Huelraim, Eckreflektorarrays, Bowtie Dipolen, dielektresch Lens planar Antennen, fotokonduktiv Antennen fir THz Quellestrahlungsquellen ze generéieren, Hornantennen, THz Antennen baséiert op Grafenmaterialien, etc. d'Materialien déi benotzt gi fir THz Antennen ze maachen, kënne se ongeféier an Metallantennen (haaptsächlech Hornantennen), dielektresch Antennen (Lensantennen) an nei Materialantennen opgedeelt ginn. Dës Sektioun gëtt éischt eng virleefeg Analyse vun dësen Antennen, an dann an der nächster Rubrik fënnef typesch THz Antennen am Detail agefouert an an Déift analyséiert.
1. Metal Antennen
D'Hornantenne ass eng typesch Metallantenne déi entwéckelt ass fir an der THz Band ze schaffen. D'Antenne vun engem klassesche Millimeter Wellenempfänger ass e konischen Horn. Gewellte an Dual-Modus Antennen hu vill Virdeeler, dorënner rotationssymmetresch Stralungsmuster, héije Gewënn vun 20 bis 30 dBi an niddereg Kräizpolariséierungsniveau vun -30 dB, a Kupplungseffizienz vun 97% bis 98%. Déi verfügbar Bandbreedung vun den zwou Hornantennen sinn 30% -40% respektiv 6% -8%.
Well d'Frequenz vun Terahertzwellen ganz héich ass, ass d'Gréisst vun der Hornantenne ganz kleng, wat d'Veraarbechtung vum Horn ganz schwéier mécht, besonnesch am Design vun Antennearrays, an d'Komplexitéit vun der Veraarbechtungstechnologie féiert zu exzessive Käschten an limitéiert Produktioun. Wéinst der Schwieregkeet bei der Fabrikatioun vum Buedem vum komplexen Horndesign gëtt normalerweis eng einfach Hornantenne a Form vun engem konischen oder konischen Horn benotzt, wat d'Käschte an d'Prozesskomplexitéit reduzéiere kann, an d'Stralungsleistung vun der Antenne kann erhale bleiwen. gutt.
Eng aner Metallantenne ass eng Reeswellenpyramideantenne, déi aus enger Reeswellenantenne besteet, déi op engem 1,2 Mikron dielektresche Film integréiert ass an an engem Längshuelraum suspendéiert ass, dat op engem Siliziumwafer geätzt ass, wéi an der Figur 7. Dës Antenne ass eng oppe Struktur déi ass kompatibel mat Schottky-Dioden. Wéinst senger relativ einfacher Struktur an nidderegen Fabrikatiounsufuerderunge kann et allgemeng a Frequenzbands iwwer 0,6 THz benotzt ginn. Wéi och ëmmer, de Sidelobeniveau a Kräizpolariséierungsniveau vun der Antenne sinn héich, wahrscheinlech wéinst senger oppener Struktur. Dofir ass seng Kupplungseffizienz relativ niddereg (ongeféier 50%).
Figur 7 Reeswell pyramidal Antenne
2. Dielektresch Antenne
Déi dielektresch Antenne ass eng Kombinatioun vun engem dielektresche Substrat an engem Antenne Heizkierper. Duerch de richtegen Design kann d'dielektresch Antenne Impedanzmatch mam Detektor erreechen, an huet d'Virdeeler vum einfache Prozess, einfacher Integratioun a niddrege Käschten. An de leschte Joeren hunn d'Fuerscher e puer Schmuelband- a Breetband-Säit-Feierantennen entworf, déi mat den nidderegen Impedanzdetektoren vun terahertz dielektreschen Antennen passen: Schmetterlingsantenne, Duebel U-förmlech Antenne, Log-periodesch Antenne, a Log-periodesch sinusoidal Antenne, wéi gewisen an Figur 8. Zousätzlech, kann méi komplex Antenne geometresch duerch genetesch algorithms entworf ginn.
Figur 8 Véier Zorte vun planar Antennen
Wéi och ëmmer, well déi dielektresch Antenne mat engem dielektresche Substrat kombinéiert ass, wäert en Uewerflächewelleneffekt optrieden wann d'Frequenz op d'THz Band tendéiert. Dëse fatale Nodeel wäert d'Antenne vill Energie während der Operatioun verléieren an zu enger wesentlecher Reduktioun vun der Antennestralungseffizienz féieren. Wéi an der Figur 9 gewisen, wann den Antennestralungswénkel méi grouss ass wéi de Schnëttwénkel, ass seng Energie am dielektresche Substrat agespaart a mat dem Substratmodus gekoppelt.
Figur 9 Antenne Uewerfläch Welle Effekt
Wéi d'Dicke vum Substrat eropgeet, erhéicht d'Zuel vun High-Order Modi, an d'Kopplung tëscht der Antenne an dem Substrat erhéicht, wat zu Energieverloscht resultéiert. Fir den Uewerflächewelleneffekt ze schwächen, ginn et dräi Optimisatiounsschemaen:
1) Lued eng Lens op der Antenne fir de Gewënn ze erhéijen andeems d'Strahlungseigenschafte vun elektromagnetesche Wellen benotzt.
2) Reduzéiert d'Dicke vum Substrat fir d'Generatioun vun High-Order Modi vun elektromagnetesche Wellen z'ënnerdrécken.
3) Ersetzt de Substrat dielektrescht Material mat engem elektromagnetesche Bandspalt (EBG). Déi raimlech Filtercharakteristike vum EBG kënnen High-Order Modi ënnerdrécken.
3. Neit Material Antennen
Zousätzlech zu den uewe genannten zwou Antennen gëtt et och eng Terahertz Antenne aus neie Materialien. Zum Beispill, am Joer 2006, Jin Hao et al. proposéiert eng Kuelestoff Nanotube Dipolantenne. Wéi an der Figur 10 (a) gewisen, ass den Dipol aus Kuelestoff Nanotubes anstatt Metallmaterialien. Hien studéiert virsiichteg d'Infrarout- an optesch Eegeschafte vun der Kuelestoff Nanotube Dipol Antenne an diskutéiert allgemeng Charakteristiken vun der endlech-Längt Kuelestoff Nanotube Dipol Antenne, wéi Input Impedanz, aktuell Verdeelung, Gewënn, Effizienz a Stralung Muster. Figur 10 (b) weist d'Relatioun tëscht der Input Impedanz an Frequenz vun der Kuelestoff Nanotube Dipol Antenne. Wéi an der Figur 10 (b) gesi ka ginn, huet den imaginären Deel vun der Inputimpedanz multiple Nullen op méi héije Frequenzen. Dëst weist datt d'Antenne verschidde Resonanze bei verschiddene Frequenzen erreechen kann. Natierlech weist d'Kuelestoff Nanotube Antenne Resonanz bannent engem bestëmmte Frequenzbereich (méi niddereg THz Frequenzen), awer ass komplett net fäeg ausserhalb vun dësem Beräich ze resonéieren.
Figur 10 (a) Carbon Nanotube dipole Antenne. (b) Input impedance-Frequenz Curve
Am Joer 2012 hunn de Samir F. Mahmoud an den Ayed R. AlAjmi eng nei Terahertz-Antennestruktur virgeschloen, déi op Kuelestoff-Nano-Tubes baséiert, déi aus engem Bündel vu Kuelestoff-Nano-Tubes besteet, déi an zwou dielektresch Schichten gewéckelt sinn. Déi bannescht dielektresch Schicht ass eng dielektresch Schaumschicht, an déi baussenzeg dielektresch Schicht ass eng metamaterialesch Schicht. Déi spezifesch Struktur gëtt an der Figur 11. Duerch Testen ass d'Stralungsleistung vun der Antenne verbessert am Verglach mat eenzegwandegt Kuelestoff Nanotubes.
Figur 11 New terahertz Antenne baséiert op Kuelestoff Nanotubes
Déi nei Material Terahertz Antennen uewen proposéiert sinn haaptsächlech dräi-zweedimensional. Fir d'Bandbreedung vun der Antenne ze verbesseren an konform Antennen ze maachen, hu planar Graphen-Antennen verbreet Opmierksamkeet kritt. Graphene huet exzellent dynamesch kontinuéierlech Kontrolleigenschaften a kann Uewerflächeplasma generéieren andeems d'Basspannung ugepasst gëtt. Surface Plasma existéiert op der Interface tëscht positiven dielektresche konstante Substrate (wéi Si, SiO2, etc.) an negativ dielektresch konstante Substrate (wéi Edelmetaller, Graphen, etc.). Et gëtt eng grouss Zuel vu "gratis Elektronen" an Dirigenten wéi Edelmetaller a Grafen. Dës fräi Elektronen ginn och Plasma genannt. Wéinst dem inherente Potenzialfeld am Dirigent sinn dës Plasmaen an engem stabilen Zoustand a ginn net vun der Äussewelt gestéiert. Wann déi virfallend elektromagnetesch Wellenenergie mat dëse Plasmaen gekoppelt ass, wäerten d'Plasmaen aus dem stännegen Zoustand ofwäichen a vibréieren. No der Konversioun formt den elektromagnetesche Modus eng transversal magnetesch Welle um Interface. No der Beschreiwung vun der Dispersiounsbezéiung vum Metalloberflächeplasma vum Drude Modell kënnen Metaller net natierlech mat elektromagnetesche Wellen am fräie Raum koppelen an Energie ëmsetzen. Et ass néideg aner Materialien ze benotzen fir Uewerflächeplasmawellen ze begeeschteren. Uewerfläch Plasma Wellen Zerfall séier an der parallel Richtung vun der Metal-Substrat Interface. Wann de Metallleiter an der Richtung senkrecht op d'Uewerfläch féiert, entsteet e Hauteffekt. Selbstverständlech, wéinst der klenger Gréisst vun der Antenne, gëtt et e Hauteffekt an der Héichfrequenzband, wat d'Antenneleistung staark erofgeet an net den Ufuerderunge vun den Terahertz Antennen entsprécht. Den Uewerflächeplasmon vu Graphen huet net nëmmen eng méi héich Bindungskraaft a manner Verloscht, awer ënnerstëtzt och kontinuéierlech elektresch Tuning. Zousätzlech huet Graphen komplex Konduktivitéit an der Terahertz Band. Dofir ass lues Welleverbreedung mam Plasma Modus bei Terahertz Frequenzen verbonnen. Dës Charakteristiken weisen voll d'Machbarkeet vu Graphen fir Metallmaterialien an der Terahertz Band ze ersetzen.
Baséiert op der Polarisatioun Verhalen vun graphene Uewerfläch plasmons, Figur 12 weist eng nei Zort Sträif Antenne, a proposéiert d'Band Form vun der Ausbreedung Charakteristiken vun Plasma Wellen am graphene. Den Design vun tunable Antenne Band bitt en neie Wee fir d'Verbreedungseigenschaften vun neie Material Terahertz Antennen ze studéieren.
Figur 12 New Sträif Antenne
Nieft der Entdeckung vun der Eenheet neit Material terahertz Antenne Elementer, Graphene Nanopatch terahertz Antennen kënnen och als Arrays entworf ginn fir Terahertz Multi-Input Multi-Output Antenne Kommunikatiounssystemer ze bauen. D'Antennestruktur gëtt an der Figur 13. Baséiert op den eenzegaartegen Eegeschafte vu Graphene Nanopatch Antennen, hunn d'Antennelementer Mikron-Skala Dimensiounen. Chemesch Dampdepositioun synthetiséiert direkt verschidde Graphen-Biller op enger dënnter Néckelschicht an transferéiert se op all Substrat. Andeems Dir eng entspriechend Unzuel vu Komponenten auswielen an d'elektrostatesch Viraussetzungsspannung änneren, kann d'Stralungsrichtung effektiv geännert ginn, sou datt de System rekonfiguréierbar ass.
Figur 13 Graphene Nanopatch terahertz Antennenarray
D'Fuerschung vun neie Materialien ass eng relativ nei Richtung. D'Innovatioun vu Materialien gëtt erwaart duerch d'Aschränkungen vun traditionellen Antennen duerchzebriechen an eng Vielfalt vun neien Antennen z'entwéckelen, sou wéi rekonfiguréierbar Metamaterialien, zweedimensional (2D) Materialien, etc.. Dës Aart vun Antennen hänkt awer haaptsächlech vun der Innovatioun vun neien of Materialien an de Fortschrëtt vun der Prozesstechnologie. Op jidde Fall erfuerdert d'Entwécklung vun terahertz Antennen innovativ Materialien, präzis Veraarbechtungstechnologie an neien Designstrukturen fir den héije Gewënn, niddrege Käschten a breet Bandbreedungsfuerderunge vun terahertz Antennen z'erreechen.
Déi folgend stellt d'Basisprinzipien vun dräi Zorte vun terahertz Antennen: metallen Antennen, dielektresch Antennen an nei Material Antennen, an analyséiert hir Differenzen an Virdeeler an Nodeeler.
1. Metal Antenne: D'Geometrie ass einfach, einfach ze veraarbecht, relativ niddreg Käschten, a kleng Ufuerderunge fir Substratmaterialien. Wéi och ëmmer, Metallantennen benotzen eng mechanesch Method fir d'Positioun vun der Antenne unzepassen, déi ufälleg fir Feeler ass. Wann d'Upassung net richteg ass, gëtt d'Performance vun der Antenne staark reduzéiert. Och wann d'Metallantenne kleng a Gréisst ass, ass et schwéier mat engem Planar Circuit ze montéieren.
2. Dielektresch Antenne: Déi dielektresch Antenne huet eng geréng Inputimpedanz, ass einfach mat engem nidderegen Impedanzdetektor ze passen an ass relativ einfach mat engem Planar Circuit ze verbannen. Déi geometresch Forme vun dielektresche Antennen enthalen Päiperleksform, Duebel U Form, konventionell logarithmesch Form a logarithmesch periodesch Sinusform. Dielektresch Antennen hunn awer och e fatale Feeler, nämlech den Uewerflächewelleneffekt deen duerch den décke Substrat verursaacht gëtt. D'Léisung ass eng Lens ze lueden an den dielektresche Substrat mat enger EBG Struktur ze ersetzen. Béid Léisunge verlaangen Innovatioun a kontinuéierlech Verbesserung vun Prozess Technologie a Material, mä hir excellent Leeschtung (wéi Omnidirectionality an Uewerfläch Wellen Ënnerdréckung) kann nei Iddien fir d'Fuerschung vun terahertz Antennen ginn.
3. Nei Materialantennen: Am Moment sinn nei Dipolantennen aus Kuelestoff Nanotubes an nei Antennestrukturen aus Metamaterialien erschéngen. Nei Materialien kënnen nei Leeschtungsduerchbroch bréngen, awer d'Viraussetzung ass d'Innovatioun vun der Materialwëssenschaft. De Moment ass d'Fuerschung iwwer nei Materialantennen nach ëmmer an der Exploratiounsstadium, a vill Schlësseltechnologien sinn net reift genuch.
Zesummegefaasst kënnen verschidden Aarte vun terahertz Antennen no Designfuerderunge ausgewielt ginn:
1) Wann einfachen Design an niddreg Produktiounskäschte erfuerderlech sinn, kënnen Metallantennen ausgewielt ginn.
2) Wann héich Integratioun a geréng Inputimpedanz erfuerderlech sinn, kënnen dielektresch Antennen ausgewielt ginn.
3) Wann en Duerchbroch an der Leeschtung erfuerderlech ass, kënnen nei Materialantennen ausgewielt ginn.
Déi uewe genannte Designen kënnen och no spezifesche Bedierfnesser ugepasst ginn. Zum Beispill kënnen zwou Aarte vun Antennen kombinéiert ginn fir méi Virdeeler ze kréien, awer d'Montagemethod an d'Designtechnologie musse méi streng Ufuerderunge erfëllen.
Fir méi iwwer Antennen ze léieren, besicht w.e.g.:
Post Zäit: Aug-02-2024
