وائرليس ڊوائيسز جي وڌندڙ مقبوليت سان، ڊيٽا سروسز تيز رفتار ترقي جي هڪ نئين دور ۾ داخل ٿي چڪيون آهن، جنهن کي ڊيٽا سروسز جي ڌماڪيدار واڌ پڻ چيو ويندو آهي. هن وقت، وڏي تعداد ۾ ايپليڪيشنون بتدريج ڪمپيوٽرن کان وائرليس ڊوائيسز جهڙوڪ موبائل فون ڏانهن منتقل ٿي رهيون آهن جيڪي حقيقي وقت ۾ کڻڻ ۽ هلائڻ ۾ آسان آهن، پر هن صورتحال ڊيٽا ٽرئفڪ ۾ تيزي سان واڌ ۽ بينڊوڊٿ وسيلن جي کوٽ جو سبب پڻ بڻيل آهي. انگن اکرن موجب، مارڪيٽ تي ڊيٽا جي شرح ايندڙ 10 کان 15 سالن ۾ Gbps يا اڃا به Tbps تائين پهچي سگهي ٿي. هن وقت، THz ڪميونيڪيشن هڪ Gbps ڊيٽا جي شرح تي پهچي چڪي آهي، جڏهن ته Tbps ڊيٽا جي شرح اڃا تائين ترقي جي شروعاتي مرحلن ۾ آهي. هڪ لاڳاپيل پيپر THz بينڊ جي بنياد تي Gbps ڊيٽا جي شرحن ۾ تازي ترقي جي فهرست ڏئي ٿو ۽ اڳڪٿي ڪري ٿو ته Tbps پولرائيزيشن ملٽي پلڪسنگ ذريعي حاصل ڪري سگهجي ٿو. تنهن ڪري، ڊيٽا ٽرانسميشن جي شرح کي وڌائڻ لاءِ، هڪ ممڪن حل هڪ نئون فريڪوئنسي بينڊ تيار ڪرڻ آهي، جيڪو ٽيراهرٽز بينڊ آهي، جيڪو مائڪرو ويز ۽ انفراريڊ روشني جي وچ ۾ "خالي علائقي" ۾ آهي. 2019 ۾ ITU ورلڊ ريڊيو ڪميونيڪيشن ڪانفرنس (WRC-19) ۾، 275-450GHz جي فريڪوئنسي رينج کي فڪسڊ ۽ لينڊ موبائل سروسز لاءِ استعمال ڪيو ويو آهي. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته ٽيرا هرٽز وائرليس ڪميونيڪيشن سسٽم ڪيترن ئي محققن جو ڌيان ڇڪايو آهي.
ٽيراهرٽز برقي مقناطيسي لهرن کي عام طور تي 0.1-10THz (1THz=1012Hz) جي فريڪوئنسي بينڊ طور بيان ڪيو ويندو آهي جنهن جي موج 0.03-3 ملي ميٽر هوندي آهي. IEEE معيار مطابق، ٽيراهرٽز لهرن کي 0.3-10THz طور بيان ڪيو ويندو آهي. شڪل 1 ڏيکاري ٿي ته ٽيراهرٽز فريڪوئنسي بينڊ مائڪرو ويز ۽ انفراريڊ روشني جي وچ ۾ آهي.
شڪل 1 THz فريڪوئنسي بينڊ جو اسڪيميٽڪ ڊاگرام.
ٽيراهرٽز اينٽينن جي ترقي
جيتوڻيڪ ٽيرا هرٽز جي تحقيق 19 صدي ۾ شروع ٿي هئي، پر ان وقت ان جو مطالعو هڪ آزاد ميدان جي طور تي نه ڪيو ويو هو. ٽيرا هرٽز تابڪاري تي تحقيق بنيادي طور تي پري انفراريڊ بينڊ تي مرکوز هئي. اهو 20 صدي جي وچ کان آخر تائين نه هو جڏهن محققن ملي ميٽر لهر جي تحقيق کي ٽيرا هرٽز بينڊ ڏانهن اڳتي وڌائڻ ۽ خاص ٽيرا هرٽز ٽيڪنالاجي تحقيق ڪرڻ شروع ڪيو.
1980 جي ڏهاڪي ۾، ٽيرا هرٽز تابڪاري ذريعن جي ظهور عملي نظامن ۾ ٽيرا هرٽز لهرن جي استعمال کي ممڪن بڻايو. 21 صدي کان وٺي، وائرليس ڪميونيڪيشن ٽيڪنالاجي تيزي سان ترقي ڪئي آهي، ۽ ماڻهن جي معلومات جي طلب ۽ مواصلاتي سامان ۾ واڌ مواصلاتي ڊيٽا جي منتقلي جي شرح تي وڌيڪ سخت گهرجون پيش ڪيون آهن. تنهن ڪري، مستقبل جي ڪميونيڪيشن ٽيڪنالاجي جي چئلينجن مان هڪ هڪ هنڌ تي گيگا بائيٽ في سيڪنڊ جي اعلي ڊيٽا جي شرح تي ڪم ڪرڻ آهي. موجوده معاشي ترقي جي تحت، اسپيڪٽرم وسيلا تيزي سان گهٽجي ويا آهن. بهرحال، مواصلاتي صلاحيت ۽ رفتار لاءِ انساني گهرجون لامحدود آهن. اسپيڪٽرم جي گنجائش جي مسئلي لاءِ، ڪيتريون ئي ڪمپنيون اسپيشل ملٽي پلڪسنگ ذريعي اسپيڪٽرم جي ڪارڪردگي ۽ سسٽم جي صلاحيت کي بهتر بڻائڻ لاءِ ملٽي پل ان پٽ ملٽي پل آئوٽ پُٽ (MIMO) ٽيڪنالاجي استعمال ڪن ٿيون. 5G نيٽ ورڪن جي ترقي سان، هر صارف جي ڊيٽا ڪنيڪشن جي رفتار Gbps کان وڌي ويندي، ۽ بيس اسٽيشنن جي ڊيٽا ٽرئفڪ ۾ به خاص طور تي اضافو ٿيندو. روايتي ملي ميٽر ويو ڪميونيڪيشن سسٽم لاءِ، مائڪرو ويڪرو لنڪس انهن وڏين ڊيٽا اسٽريمز کي سنڀالڻ جي قابل نه هوندا. ان کان علاوه، نظر جي لڪير جي اثر جي ڪري، انفراريڊ ڪميونيڪيشن جو ٽرانسميشن فاصلو ننڍو آهي ۽ ان جي ڪميونيڪيشن سامان جو مقام مقرر ٿيل آهي. تنهن ڪري، THz لهرون، جيڪي مائڪرو ويڪرو ۽ انفراريڊ جي وچ ۾ آهن، تيز رفتار ڪميونيڪيشن سسٽم ٺاهڻ ۽ THz لنڪس استعمال ڪندي ڊيٽا ٽرانسميشن جي شرح وڌائڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجن ٿيون.
ٽيراهرٽز لهرون هڪ وسيع مواصلاتي بينڊوڊٿ فراهم ڪري سگهن ٿيون، ۽ ان جي فريڪوئنسي رينج موبائل ڪميونيڪيشن جي ڀيٽ ۾ تقريبن 1000 ڀيرا آهي. تنهن ڪري، الٽرا-هاءِ اسپيڊ وائرليس ڪميونيڪيشن سسٽم ٺاهڻ لاءِ THz استعمال ڪرڻ اعليٰ ڊيٽا ريٽس جي چئلينج جو هڪ اميد افزا حل آهي، جنهن ڪيترن ئي ريسرچ ٽيمن ۽ صنعتن جي دلچسپي کي راغب ڪيو آهي. سيپٽمبر 2017 ۾، پهريون THz وائرليس ڪميونيڪيشن معيار IEEE 802.15.3d-2017 جاري ڪيو ويو، جيڪو 252-325 GHz جي هيٺين THz فريڪوئنسي رينج ۾ پوائنٽ-ٽو-پوائنٽ ڊيٽا ايڪسچينج کي بيان ڪري ٿو. لنڪ جي متبادل جسماني پرت (PHY) مختلف بينڊوڊٿ تي 100 Gbps تائين ڊيٽا ريٽ حاصل ڪري سگهي ٿي.
0.12 THz جو پهريون ڪامياب THz ڪميونيڪيشن سسٽم 2004 ۾ قائم ڪيو ويو، ۽ 0.3 THz جو THz ڪميونيڪيشن سسٽم 2013 ۾ لاڳو ڪيو ويو. جدول 1 ۾ 2004 کان 2013 تائين جاپان ۾ ٽيرا هرٽز ڪميونيڪيشن سسٽم جي تحقيق جي پيش رفت جي فهرست ڏنل آهي.
جدول 1 2004 کان 2013 تائين جاپان ۾ ٽيرا هرٽز ڪميونيڪيشن سسٽم جي تحقيق جي ترقي
2004 ۾ تيار ڪيل ڪميونيڪيشن سسٽم جي اينٽينا جي جوڙجڪ کي 2005 ۾ نيپون ٽيليگراف ۽ ٽيليفون ڪارپوريشن (اين ٽي ٽي) پاران تفصيل سان بيان ڪيو ويو هو. اينٽينا جي ترتيب ٻن صورتن ۾ متعارف ڪرائي وئي، جيئن شڪل 2 ۾ ڏيکاريل آهي.
شڪل 2 جاپان جي اين ٽي ٽي 120 گيگا هرٽز وائرليس ڪميونيڪيشن سسٽم جو اسڪيميٽڪ ڊاگرام
هي سسٽم فوٽو اليڪٽرڪ ڪنورشن ۽ اينٽينا کي ضم ڪري ٿو ۽ ٻه ڪم ڪندڙ طريقا اختيار ڪري ٿو:
1. ويجهي رينج جي اندروني ماحول ۾، گھر اندر استعمال ٿيندڙ پلانر اينٽينا ٽرانسميٽر هڪ سنگل لائن ڪيريئر فوٽوڊيوڊ (UTC-PD) چپ، هڪ پلانر سلاٽ اينٽينا ۽ هڪ سلڪون لينس تي مشتمل هوندو آهي، جيئن شڪل 2(a) ۾ ڏيکاريل آهي.
2. ڊگهي فاصلي واري ٻاهرين ماحول ۾، وڏي ٽرانسميشن نقصان ۽ ڊيٽيڪٽر جي گهٽ حساسيت جي اثر کي بهتر بڻائڻ لاءِ، ٽرانسميٽر اينٽينا کي وڌيڪ حاصل هجڻ گهرجي. موجوده ٽيرا هرٽز اينٽينا 50 dBi کان وڌيڪ حاصل ڪرڻ سان گاسين آپٽيڪل لينس استعمال ڪري ٿو. فيڊ هارن ۽ ڊائي اليڪٽرڪ لينس جو ميلاپ شڪل 2 (b) ۾ ڏيکاريو ويو آهي.
0.12 THz ڪميونيڪيشن سسٽم تيار ڪرڻ کان علاوه، NTT 2012 ۾ 0.3THz ڪميونيڪيشن سسٽم پڻ تيار ڪيو. مسلسل اصلاح ذريعي، ٽرانسميشن جي شرح 100Gbps تائين وڌي سگهي ٿي. جيئن ٽيبل 1 مان ڏسي سگهجي ٿو، ان ٽيرا هرٽز ڪميونيڪيشن جي ترقي ۾ وڏو حصو ورتو آهي. بهرحال، موجوده تحقيقي ڪم ۾ گهٽ آپريٽنگ فريڪوئنسي، وڏي سائيز ۽ وڏي قيمت جا نقصان آهن.
هن وقت استعمال ٿيندڙ گھڻا ٽيرا هرٽز اينٽينا ملي ميٽر ويو اينٽينا مان تبديل ٿيل آهن، ۽ ٽيرا هرٽز اينٽينا ۾ ٿوري جدت آهي. تنهن ڪري، ٽيرا هرٽز ڪميونيڪيشن سسٽم جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ لاءِ، هڪ اهم ڪم ٽيرا هرٽز اينٽينا کي بهتر بڻائڻ آهي. جدول 2 جرمن THz ڪميونيڪيشن جي تحقيق جي پيش رفت کي لسٽ ڪري ٿو. شڪل 3 (a) هڪ نمائندو THz وائرليس ڪميونيڪيشن سسٽم ڏيکاري ٿو جيڪو فوٽونڪس ۽ اليڪٽرانڪس کي گڏ ڪري ٿو. شڪل 3 (b) ونڊ سرنگ ٽيسٽ منظر ڏيکاري ٿو. جرمني ۾ موجوده تحقيق جي صورتحال کي ڏسندي، ان جي تحقيق ۽ ترقي ۾ پڻ نقصان آهن جهڙوڪ گهٽ آپريٽنگ فريڪوئنسي، اعلي قيمت ۽ گهٽ ڪارڪردگي.
جدول 2 جرمني ۾ THz رابطي جي تحقيق جي ترقي
شڪل 3 ونڊ سرنگ ٽيسٽ منظر
CSIRO ICT سينٽر پڻ THz انڊور وائرليس ڪميونيڪيشن سسٽم تي تحقيق شروع ڪئي آهي. سينٽر سال ۽ ڪميونيڪيشن فريڪوئنسي جي وچ ۾ تعلق جو مطالعو ڪيو، جيئن شڪل 4 ۾ ڏيکاريل آهي. جيئن شڪل 4 مان ڏسي سگهجي ٿو، 2020 تائين، وائرليس ڪميونيڪيشن تي تحقيق THz بينڊ ڏانهن رجحان رکي ٿي. ريڊيو اسپيڪٽرم استعمال ڪندي وڌ ۾ وڌ ڪميونيڪيشن فريڪوئنسي هر ويهن سالن ۾ ڏهه ڀيرا وڌي ٿي. سينٽر THz اينٽينن جي گهرجن تي سفارشون ڪيون آهن ۽ THz ڪميونيڪيشن سسٽم لاءِ هارن ۽ لينس جهڙا روايتي اينٽينا تجويز ڪيا آهن. جيئن شڪل 5 ۾ ڏيکاريل آهي، ٻه هارن اينٽينا ترتيب وار 0.84THz ۽ 1.7THz تي ڪم ڪن ٿا، هڪ سادي جوڙجڪ ۽ سٺي گاسين بيم ڪارڪردگي سان.
شڪل 4 سال ۽ تعدد جي وچ ۾ تعلق
آر ايم-بي ڊي ايڇ اي 818-20 اي
آر ايم-ڊي سي پي ايڇ اي 105145-20
شڪل 5 ٻن قسمن جا هارن اينٽينا
آمريڪا ٽيرا هرٽز لهرن جي اخراج ۽ سڃاڻپ تي وسيع تحقيق ڪئي آهي. مشهور ٽيرا هرٽز ريسرچ ليبارٽريز ۾ جيٽ پروپلشن ليبارٽري (JPL)، اسٽينفورڊ لائينئر ايڪسيليٽر سينٽر (SLAC)، يو ايس نيشنل ليبارٽري (LLNL)، نيشنل ايرووناٽڪس اينڊ اسپيس ايڊمنسٽريشن (NASA)، نيشنل سائنس فائونڊيشن (NSF) وغيره شامل آهن. ٽيرا هرٽز ايپليڪيشنن لاءِ نوان ٽيرا هرٽز اينٽينا ٺاهيا ويا آهن، جهڙوڪ بوٽي اينٽينا ۽ فريڪوئنسي بيم اسٽيئرنگ اينٽينا. ٽيرا هرٽز اينٽينا جي ترقي جي مطابق، اسان هن وقت ٽيرا هرٽز اينٽينا لاءِ ٽي بنيادي ڊيزائن خيال حاصل ڪري سگهون ٿا، جيئن شڪل 6 ۾ ڏيکاريل آهي.
شڪل 6 ٽيرا هرٽز اينٽينن لاءِ ٽي بنيادي ڊيزائن خيال
مٿي ڏنل تجزيو ڏيکاري ٿو ته جيتوڻيڪ ڪيترن ئي ملڪن ٽيرا هرٽز اينٽينن تي تمام گهڻو ڌيان ڏنو آهي، پر اهو اڃا تائين ابتدائي ڳولا ۽ ترقي جي مرحلي ۾ آهي. وڏي پيماني تي نقصان ۽ ماليڪيولر جذب جي ڪري، THz اينٽينا عام طور تي ٽرانسميشن جي مفاصلي ۽ ڪوريج جي لحاظ کان محدود هوندا آهن. ڪجهه مطالعي THz بينڊ ۾ گهٽ آپريٽنگ فريڪوئنسي تي ڌيان ڏين ٿا. موجوده ٽيرا هرٽز اينٽينا ريسرچ بنيادي طور تي ڊائي اليڪٽرڪ لينس اينٽينن وغيره استعمال ڪندي حاصلات کي بهتر بڻائڻ ۽ مناسب الگورتھم استعمال ڪندي مواصلاتي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ تي ڌيان ڏئي ٿي. ان کان علاوه، ٽيرا هرٽز اينٽينا پيڪنگنگ جي ڪارڪردگي کي ڪيئن بهتر بڻايو وڃي اهو پڻ هڪ تمام ضروري مسئلو آهي.
جنرل THz اينٽينا
THz اينٽينن جا ڪيترائي قسم موجود آهن: مخروطي گفا سان گڏ ڊائيپول اينٽينا، ڪنڊ ريفلڪٽر ايري، بائوٽائي ڊائيپولس، ڊائي اليڪٽرڪ لينس پلانر اينٽينا، THz سورس ريڊيئيشن ذريعن کي پيدا ڪرڻ لاءِ فوٽو ڪنڊڪٽو اينٽينا، هارن اينٽينا، گرافين مواد تي ٻڌل THz اينٽينا، وغيره. THz اينٽينا ٺاهڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ مواد جي مطابق، انهن کي تقريبن ڌاتو اينٽينا (خاص طور تي هارن اينٽينا)، ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا (لينس اينٽينا)، ۽ نئين مادي اينٽينا ۾ ورهائي سگهجي ٿو. هي حصو پهريان انهن اينٽينن جو ابتدائي تجزيو ڏئي ٿو، ۽ پوءِ ايندڙ حصي ۾، پنج عام THz اينٽينا تفصيل سان متعارف ڪرايا ويا آهن ۽ کوٽائي ۾ تجزيو ڪيو ويو آهي.
1. ڌاتو اينٽينا
هارن اينٽينا هڪ عام ڌاتو اينٽينا آهي جيڪو THz بينڊ ۾ ڪم ڪرڻ لاءِ ٺاهيو ويو آهي. هڪ ڪلاسيڪل مليميٽر ويو رسيور جو اينٽينا هڪ مخروطي هارن آهي. ڪوريگيٽڊ ۽ ڊبل موڊ اينٽينا جا ڪيترائي فائدا آهن، جن ۾ گردشي طور تي هم آهنگ تابڪاري جا نمونا، 20 کان 30 dBi جو اعليٰ حاصل ۽ -30 dB جي گهٽ ڪراس پولرائزيشن ليول، ۽ 97٪ کان 98٪ جي ڪپلنگ ڪارڪردگي شامل آهن. ٻن هارن اينٽينا جي دستياب بينڊوڊٿ ترتيب وار 30٪ -40٪ ۽ 6٪ -8٪ آهي.
جيئن ته ٽيرا هرٽز لهرن جي فريڪوئنسي تمام گهڻي آهي، هارن اينٽينا جو سائز تمام ننڍو آهي، جيڪو هارن جي پروسيسنگ کي تمام ڏکيو بڻائي ٿو، خاص طور تي اينٽينا جي صفن جي ڊيزائن ۾، ۽ پروسيسنگ ٽيڪنالاجي جي پيچيدگي تمام گهڻي قيمت ۽ محدود پيداوار جو سبب بڻجي ٿي. پيچيده هارن ڊيزائن جي تري ۾ ٺاهڻ ۾ مشڪل جي ڪري، عام طور تي مخروطي يا مخروطي هارن جي صورت ۾ هڪ سادي هارن اينٽينا استعمال ڪيو ويندو آهي، جيڪو قيمت ۽ عمل جي پيچيدگي کي گهٽائي سگهي ٿو، ۽ اينٽينا جي تابڪاري ڪارڪردگي کي چڱي طرح برقرار رکي سگهجي ٿو.
هڪ ٻيو ڌاتو اينٽينا هڪ سفر ڪندڙ لهر پرامڊ اينٽينا آهي، جيڪو هڪ سفر ڪندڙ لهر اينٽينا تي مشتمل آهي جيڪو 1.2 مائڪرون ڊائي اليڪٽرڪ فلم تي ضم ٿيل آهي ۽ سلڪون ويفر تي ٺهيل هڪ طول بلد گفا ۾ معطل آهي، جيئن شڪل 7 ۾ ڏيکاريل آهي. هي اينٽينا هڪ کليل structure آهي جيڪو Schottky diodes سان مطابقت رکي ٿو. ان جي نسبتاً سادي structure ۽ گهٽ پيداوار جي گهرجن جي ڪري، ان کي عام طور تي 0.6 THz کان مٿي فريڪوئنسي بينڊ ۾ استعمال ڪري سگهجي ٿو. جڏهن ته، اينٽينا جي سائڊلوب ليول ۽ ڪراس پولرائيزيشن ليول وڌيڪ آهن، شايد ان جي کليل structure جي ڪري. تنهن ڪري، ان جي ڪپلنگ ڪارڪردگي نسبتاً گهٽ آهي (تقريبن 50٪).
شڪل 7 سفر ڪندڙ لهر پرامڊل اينٽينا
2. ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا
ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا هڪ ڊائي اليڪٽرڪ سبسٽريٽ ۽ هڪ اينٽينا ريڊيئيٽر جو ميلاپ آهي. مناسب ڊيزائن ذريعي، ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا ڊيٽيڪٽر سان امپيڊنس ميچنگ حاصل ڪري سگهي ٿو، ۽ ان ۾ سادي عمل، آسان انضمام، ۽ گهٽ قيمت جا فائدا آهن. تازن سالن ۾، محققن ڪيترائي تنگ بينڊ ۽ براڊ بينڊ سائڊ فائر اينٽينا ٺاهيا آهن جيڪي ٽيرا هرٽز ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا جي گهٽ امپيڊنس ڊيٽيڪٽر سان ملائي سگهن ٿا: بٽر فلائي اينٽينا، ڊبل يو-شڪل اينٽينا، لاگ-پيريوڊڪ اينٽينا، ۽ لاگ-پيريوڊڪ سائنوسائيڊل اينٽينا، جيئن شڪل 8 ۾ ڏيکاريل آهي. ان کان علاوه، وڌيڪ پيچيده اينٽينا جاميٽري جينياتي الگورتھم ذريعي ڊيزائن ڪري سگهجن ٿيون.
شڪل 8 چار قسم جا پلانر اينٽينا
جڏهن ته، ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا کي ڊائي اليڪٽرڪ سبسٽريٽ سان ملايو ويندو آهي، جڏهن فريڪوئنسي THz بينڊ ڏانهن ڇڪيندي آهي ته هڪ مٿاڇري جي لهر جو اثر ٿيندو. هي خطرناڪ نقصان اينٽينا کي آپريشن دوران تمام گهڻي توانائي وڃائڻ جو سبب بڻجندو ۽ اينٽينا جي تابڪاري جي ڪارڪردگي ۾ هڪ اهم گهٽتائي جو سبب بڻجندو. جيئن شڪل 9 ۾ ڏيکاريل آهي، جڏهن اينٽينا جي تابڪاري جو زاويه ڪٽ آف زاويه کان وڏو هوندو آهي، ته ان جي توانائي ڊائي اليڪٽرڪ سبسٽريٽ ۾ محدود هوندي آهي ۽ سبسٽريٽ موڊ سان ملائي ويندي آهي.
شڪل 9 اينٽينا جي مٿاڇري جي لهر جو اثر
جيئن سبسٽريٽ جي ٿلهي وڌندي آهي، تيئن هاءِ آرڊر موڊس جو تعداد وڌندو آهي، ۽ اينٽينا ۽ سبسٽريٽ جي وچ ۾ ملائڻ وڌندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ توانائي جو نقصان ٿيندو آهي. مٿاڇري جي لهر جي اثر کي ڪمزور ڪرڻ لاءِ، ٽي اصلاحي اسڪيمون آهن:
1) برقي مقناطيسي لهرن جي بيمفارمنگ خاصيتن کي استعمال ڪندي حاصلات وڌائڻ لاءِ اينٽينا تي لينس لوڊ ڪريو.
2) برقي مقناطيسي لهرن جي اعليٰ ترتيب واري طريقن جي پيداوار کي دٻائڻ لاءِ سبسٽريٽ جي ٿلهي کي گھٽايو.
3) سبسٽريٽ ڊائي اليڪٽرڪ مواد کي برقي مقناطيسي بينڊ گيپ (EBG) سان تبديل ڪريو. EBG جون اسپيشل فلٽرنگ خاصيتون هاءِ آرڊر موڊس کي دٻائي سگهن ٿيون.
3. نئين مادي اينٽينا
مٿي ڏنل ٻن اينٽينن کان علاوه، نئين مواد مان ٺهيل هڪ ٽيراهرٽز اينٽينا پڻ آهي. مثال طور، 2006 ۾، جن هائو ۽ ٻين ڪاربن نانوٽيوب ڊيپول اينٽينا پيش ڪيو. جيئن شڪل 10 (a) ۾ ڏيکاريل آهي، ڊيپول ڌاتو مواد جي بدران ڪاربن نانوٽيوب مان ٺهيل آهي. هن ڪاربن نانوٽيوب ڊيپول اينٽينا جي انفراريڊ ۽ آپٽيڪل خاصيتن جو احتياط سان مطالعو ڪيو ۽ محدود ڊيگهه واري ڪاربن نانوٽيوب ڊيپول اينٽينا جي عام خاصيتن تي بحث ڪيو، جهڙوڪ ان پٽ امپيڊنس، ڪرنٽ ورڇ، حاصل، ڪارڪردگي ۽ تابڪاري جو نمونو. شڪل 10 (b) ڪاربن نانوٽيوب ڊيپول اينٽينا جي ان پٽ امپيڊنس ۽ فريڪوئنسي جي وچ ۾ تعلق ڏيکاري ٿو. جيئن شڪل 10 (b) ۾ ڏسي سگهجي ٿو، ان پٽ امپيڊنس جي خيالي حصي ۾ وڌيڪ فريڪوئنسي تي ڪيترائي صفر آهن. اهو ظاهر ڪري ٿو ته اينٽينا مختلف فريڪوئنسي تي ڪيترائي گونج حاصل ڪري سگهي ٿو. ظاهر آهي، ڪاربن نانوٽيوب اينٽينا هڪ خاص فريڪوئنسي رينج (گهٽ THz فريڪوئنسي) اندر گونج ڏيکاري ٿو، پر هن حد کان ٻاهر گونج ڪرڻ جي مڪمل طور تي قابل ناهي.
شڪل 10 (الف) ڪاربن نانوٽيوب ڊيپول اينٽينا. (ب) ان پٽ امپيڊنس-فريڪوئنسي وکر
2012 ۾، سمير ايف. محمود ۽ عائد آر. العجمي ڪاربن نانوٽيوب تي ٻڌل هڪ نئين ٽيراهرٽز اينٽينا جي جوڙجڪ جي تجويز پيش ڪئي، جيڪا ٻن ڊائي اليڪٽرڪ پرتن ۾ ويڙهيل ڪاربن نانوٽيوبن جي هڪ بنڊل تي مشتمل آهي. اندروني ڊائي اليڪٽرڪ پرت هڪ ڊائي اليڪٽرڪ فوم پرت آهي، ۽ ٻاهرين ڊائي اليڪٽرڪ پرت هڪ ميٽاميٽريل پرت آهي. مخصوص جوڙجڪ شڪل 11 ۾ ڏيکاريل آهي. ٽيسٽنگ ذريعي، اينٽينا جي تابڪاري ڪارڪردگي سنگل والڊ ڪاربن نانوٽيوب جي مقابلي ۾ بهتر ڪئي وئي آهي.
شڪل 11 ڪاربان نانوٽيوب تي ٻڌل نئون ٽيراهرٽز اينٽينا
مٿي تجويز ڪيل نوان مادي ٽيراهرٽز اينٽينا بنيادي طور تي ٽي-dimensional آهن. اينٽينا جي بينڊوڊٿ کي بهتر بڻائڻ ۽ ڪنفارمل اينٽينا ٺاهڻ لاءِ، پلانر گرافين اينٽينا کي وڏي پيماني تي ڌيان ڏنو ويو آهي. گرافين ۾ بهترين متحرڪ مسلسل ڪنٽرول خاصيتون آهن ۽ بائيس وولٽيج کي ترتيب ڏيندي مٿاڇري پلازما پيدا ڪري سگهي ٿو. مٿاڇري پلازما مثبت ڊائيليڪٽرڪ مسلسل سبسٽريٽس (جهڙوڪ Si، SiO2، وغيره) ۽ منفي ڊائيليڪٽرڪ مسلسل سبسٽريٽس (جهڙوڪ قيمتي ڌاتو، گرافين، وغيره) جي وچ ۾ انٽرفيس تي موجود آهي. قيمتي ڌاتو ۽ گرافين جهڙن ڪنڊڪٽرن ۾ "مفت اليڪٽران" جو هڪ وڏو تعداد آهي. انهن آزاد اليڪٽرانن کي پلازما پڻ سڏيو ويندو آهي. ڪنڊڪٽر ۾ موروثي امڪاني فيلڊ جي ڪري، اهي پلازما هڪ مستحڪم حالت ۾ آهن ۽ ٻاهرين دنيا کان پريشان نه آهن. جڏهن واقعا برقي مقناطيسي لهر توانائي انهن پلازما سان ملائي ويندي آهي، ته پلازما مستحڪم حالت کان هٽي ويندا ۽ وائبريٽ ڪندا. تبديلي کان پوءِ، برقي مقناطيسي موڊ انٽرفيس تي هڪ ٽرانسورس مقناطيسي لهر ٺاهيندو آهي. ڊروڊ ماڊل پاران ڌاتو جي مٿاڇري پلازما جي منتشر رشتي جي وضاحت موجب، ڌاتو قدرتي طور تي خالي جاءِ ۾ برقي مقناطيسي لهرن سان جوڙي نه سگهندا آهن ۽ توانائي کي تبديل ڪري سگهندا آهن. مٿاڇري جي پلازما لهرن کي متحرڪ ڪرڻ لاءِ ٻين مواد کي استعمال ڪرڻ ضروري آهي. مٿاڇري جي پلازما لهرون ڌاتو-سبسٽريٽ انٽرفيس جي متوازي طرف تيزي سان زوال پذير ٿين ٿيون. جڏهن ڌاتو موصل مٿاڇري جي عمودي طرف هلندي آهي، ته چمڙي جو اثر پيدا ٿئي ٿو. ظاهر آهي، اينٽينا جي ننڍڙي سائيز جي ڪري، هاءِ فريڪوئنسي بينڊ ۾ چمڙي جو اثر ٿئي ٿو، جنهن جي ڪري اينٽينا جي ڪارڪردگي تيزيءَ سان گهٽجي ويندي آهي ۽ ٽيرا هرٽز اينٽينا جي گهرجن کي پورو نٿو ڪري سگهي. گرافين جي مٿاڇري واري پلازمون ۾ نه رڳو وڌيڪ پابند قوت ۽ گهٽ نقصان آهي، پر مسلسل برقي ٽيوننگ کي به سپورٽ ڪري ٿو. ان کان علاوه، گرافين ۾ ٽيرا هرٽز بينڊ ۾ پيچيده چالکائي آهي. تنهن ڪري، سست لهر جي تبليغ ٽيرا هرٽز فريڪوئنسي تي پلازما موڊ سان لاڳاپيل آهي. اهي خاصيتون ٽيرا هرٽز بينڊ ۾ ڌاتو مواد کي تبديل ڪرڻ لاءِ گرافين جي ممڪنيت کي مڪمل طور تي ظاهر ڪن ٿيون.
گرافين جي مٿاڇري جي پلازمون جي پولرائيزيشن رويي جي بنياد تي، شڪل 12 هڪ نئين قسم جي پٽي اينٽينا ڏيکاري ٿي، ۽ گرافين ۾ پلازما لهرن جي تبليغ جي خاصيتن جي بينڊ شڪل پيش ڪري ٿي. ٽيونبل اينٽينا بينڊ جي ڊيزائن نئين مواد ٽيرا هرٽز اينٽينا جي تبليغ جي خاصيتن جي مطالعي جو هڪ نئون طريقو فراهم ڪري ٿي.
شڪل 12 نئون پٽي اينٽينا
يونٽ جي نئين مواد ٽيرا هرٽز اينٽينا عنصرن جي ڳولا کان علاوه، گرافين نانو پيچ ٽيرا هرٽز اينٽينا کي ٽيرا هرٽز ملٽي ان پٽ ملٽي آئوٽ پُٽ اينٽينا ڪميونيڪيشن سسٽم ٺاهڻ لاءِ صفن جي طور تي پڻ ڊزائين ڪري سگهجي ٿو. اينٽينا جي جوڙجڪ شڪل 13 ۾ ڏيکاريل آهي. گرافين نانو پيچ اينٽينا جي منفرد خاصيتن جي بنياد تي، اينٽينا عنصرن ۾ مائڪرون-اسڪيل طول و عرض آهن. ڪيميائي بخار جمع هڪ پتلي نڪل پرت تي مختلف گرافين تصويرن کي سڌو سنئون گڏ ڪري ٿو ۽ انهن کي ڪنهن به سبسٽريٽ ڏانهن منتقل ڪري ٿو. اجزاء جي مناسب تعداد کي چونڊڻ ۽ اليڪٽرو اسٽيٽڪ بائيس وولٽيج کي تبديل ڪندي، تابڪاري جي هدايت کي مؤثر طريقي سان تبديل ڪري سگهجي ٿو، سسٽم کي ٻيهر ترتيب ڏيڻ جي قابل بڻائي ٿو.
شڪل 13 گرافين نانوپيچ ٽيراهرٽز اينٽينا صف
نئين مواد جي تحقيق هڪ نسبتاً نئين هدايت آهي. مواد جي جدت جي توقع ڪئي وئي آهي ته روايتي اينٽينن جي حدن کي ٽوڙيندي ۽ مختلف قسم جا نوان اينٽينا تيار ڪندي، جهڙوڪ ٻيهر ترتيب ڏيڻ وارا ميٽاميٽريلز، ٻه طرفي (2D) مواد، وغيره. بهرحال، هن قسم جو اينٽينا بنيادي طور تي نئين مواد جي جدت ۽ پروسيس ٽيڪنالاجي جي ترقي تي منحصر آهي. ڪنهن به صورت ۾، ٽيرا هرٽز اينٽينن جي ترقي لاءِ جديد مواد، صحيح پروسيسنگ ٽيڪنالاجي ۽ ناول ڊيزائن جي جوڙجڪ جي ضرورت آهي ته جيئن ٽيرا هرٽز اينٽينن جي اعلي حاصلات، گهٽ قيمت ۽ وسيع بينڊوڊٿ گهرجن کي پورو ڪري سگهجي.
هيٺ ڏنل ٽن قسمن جي ٽيرا هرٽز اينٽينن جا بنيادي اصول متعارف ڪرايا ويا آهن: ڌاتو اينٽينا، ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا ۽ نوان مادي اينٽينا، ۽ انهن جي فرقن ۽ فائدن ۽ نقصانن جو تجزيو ڪيو ويو آهي.
1. ڌاتو اينٽينا: جاميٽري سادو، پروسيس ڪرڻ ۾ آسان، نسبتاً گهٽ قيمت، ۽ سبسٽريٽ مواد لاءِ گهٽ گهرجون آهن. تنهن هوندي به، ڌاتو اينٽينا اينٽينا جي پوزيشن کي ترتيب ڏيڻ لاءِ هڪ ميڪيڪل طريقو استعمال ڪندا آهن، جيڪو غلطين جو شڪار هوندو آهي. جيڪڏهن ترتيب صحيح نه هوندي، ته اينٽينا جي ڪارڪردگي تمام گهٽجي ويندي. جيتوڻيڪ ڌاتو اينٽينا سائيز ۾ ننڍو آهي، پر ان کي پلانر سرڪٽ سان گڏ ڪرڻ ڏکيو آهي.
2. ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا: ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا ۾ گهٽ ان پٽ امپيڊنس آهي، گهٽ امپيڊنس ڊيڪٽر سان ملائڻ آسان آهي، ۽ هڪ پلانر سرڪٽ سان ڳنڍڻ نسبتاً آسان آهي. ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا جي جاميٽري شڪلن ۾ تتلي جي شڪل، ڊبل يو شڪل، روايتي لاگارٿمڪ شڪل ۽ لاگارٿمڪ پيريوڊڪ سائن شڪل شامل آهن. بهرحال، ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا ۾ هڪ موتمار خامي پڻ آهي، يعني ٿلهي سبسٽريٽ جي ڪري مٿاڇري جي لهر جو اثر. حل اهو آهي ته هڪ لينس لوڊ ڪيو وڃي ۽ ڊائي اليڪٽرڪ سبسٽريٽ کي EBG ڍانچي سان تبديل ڪيو وڃي. ٻنهي حلن لاءِ جدت ۽ پروسيس ٽيڪنالاجي ۽ مواد جي مسلسل بهتري جي ضرورت آهي، پر انهن جي بهترين ڪارڪردگي (جهڙوڪ هرمائيڊريشن ۽ مٿاڇري جي لهر جي دٻاءُ) ٽيرا هرٽز اينٽينا جي تحقيق لاءِ نوان خيال مهيا ڪري سگهن ٿيون.
3. نوان مادي اينٽينا: هن وقت، ڪاربان نانوٽيوب مان ٺهيل نوان ڊائيپول اينٽينا ۽ ميٽاميٽريلز مان ٺهيل نوان اينٽينا ڍانچا ظاهر ٿيا آهن. نوان مواد نئين ڪارڪردگي ڪاميابيون آڻي سگهن ٿا، پر بنياد مادي سائنس جي جدت آهي. هن وقت، نئين مادي اينٽينا تي تحقيق اڃا تائين ڳولا جي مرحلي ۾ آهي، ۽ ڪيتريون ئي اهم ٽيڪنالاجيون ڪافي پختي نه ٿيون آهن.
خلاصو، مختلف قسمن جا ٽيراهرٽز اينٽينا ڊيزائن جي گهرجن مطابق چونڊي سگھجن ٿا:
1) جيڪڏهن سادي ڊيزائن ۽ گهٽ پيداوار جي قيمت گهربل هجي، ته ڌاتو اينٽينا چونڊي سگهجن ٿا.
2) جيڪڏهن اعليٰ انضمام ۽ گهٽ ان پٽ رڪاوٽ جي ضرورت هجي، ته ڊائي اليڪٽرڪ اينٽينا چونڊي سگهجن ٿا.
3) جيڪڏهن ڪارڪردگي ۾ ڪا ڪاميابي گهربل هجي، ته نوان مادي اينٽينا چونڊي سگهجن ٿا.
مٿي ڏنل ڊيزائن کي پڻ مخصوص گهرجن مطابق ترتيب ڏئي سگهجي ٿو. مثال طور، وڌيڪ فائدا حاصل ڪرڻ لاءِ ٻن قسمن جي اينٽينن کي گڏ ڪري سگهجي ٿو، پر اسيمبلي جو طريقو ۽ ڊيزائن ٽيڪنالاجي کي وڌيڪ سخت گهرجن کي پورو ڪرڻ گهرجي.
اينٽينن بابت وڌيڪ ڄاڻڻ لاءِ، مهرباني ڪري دورو ڪريو:
پوسٽ جو وقت: آگسٽ-02-2024
