Naujo tipo terehertz multiplekseris padidino duomenų talpą ir žymiai padidino 6G ryšį su precedento neturinčiu pralaidumu ir mažu duomenų praradimu.
Tyrėjai pristatė ypač plačią grupę „Tererhertz“ multiplekserį, kuris padidina duomenų talpą ir sukelia revoliucinius pasiekimus 6G ir vėliau. (Vaizdo šaltinis: „Getty Images“)
Naujos kartos belaidis ryšys, atstovaujamas „Terahertz Technology“, žada pakeisti duomenų perdavimą.
Šios sistemos veikia esant „Terahertz“ dažniams, siūlydamos neprilygstamą pralaidumą, skirtą ypač greitam duomenų perdavimui ir ryšiui. Tačiau norint išsamiai realizuoti šį potencialą, reikia įveikti reikšmingus techninius iššūkius, ypač valdant ir efektyviai panaudojant turimą spektrą.
Novatoriškas pažanga nagrinėjo šį iššūkį: pirmasis ypač plato juostos integruotas Terhertz poliarizacijos (DE) multiplekseris, realizuotas ant substrato, kuriame nėra silicio platformos.
Šis novatoriškas dizainas nukreiptas į „Sub-Terhertz J“ juostą (220–330 GHz) ir siekia pertvarkyti ryšį 6G ir už jos ribų. Įrenginys iš tikrųjų padidina duomenų talpą, išlaikant mažą duomenų praradimo greitį, sudarydamas kelią efektyviems ir patikimiems greitųjų belaidžių tinklų.
Šio etapo komandoje yra profesorius Withawat Withaayachumnankul iš Adelaidės universiteto Elektros ir mechanikos inžinerijos mokyklos dr. Weijie Gao, dabar yra Osakos universiteto podoktorantūros tyrinėtoja ir profesorius Masayuki Fujita.
Profesorius WithaayAflankank pareiškė: „Siūlomas poliarizacijos multiplekseris leidžia vienu metu perduoti kelis duomenų srautus toje pačioje dažnių juostoje, veiksmingai padvigubindamas duomenų talpą“. Prietaiso pasiektas santykinis pralaidumas yra precedento neturintis bet kuriame dažnių diapazone, tai reiškia reikšmingą integruotų multiplekserių šuolį.
Poliarizacijos multiplekseriai yra būtini šiuolaikiniame komunikacijoje, nes jie suteikia galimybę kelis signalus dalytis ta pačia dažnių juosta, žymiai padidinančia kanalo talpą.
Naujasis prietaisas tai pasiekia panaudodamas kūgines kryptines jungtis ir anizotropinius veiksmingus vidutinius apvalkalus. Šie komponentai sustiprina poliarizacijos dvipusį posūkį, todėl susidaro didelis poliarizacijos išnykimo santykis (per) ir plataus pralaidumo - efektyvių tererhercų ryšių sistemų raktų charakteristikos.
Skirtingai nuo tradicinių dizainų, kurie priklauso nuo sudėtingų ir dažnių priklausomų asimetrinių bangolaidžių, naujasis multiplekseris naudoja anizotropinę apvalkalą, priklausomai nuo nedidelės dažnio. Šis požiūris visiškai panaudoja didelį pralaidumą, kurį teikia kūginės jungtys.
Rezultatas yra trupmeninis pralaidumas, beveik 40%, vidutinis virš 20 dB, o minimalus įterpimo nuostolis yra maždaug 1 dB. Šios veiklos metrikos žymiai pranoksta esamų optinių ir mikrobangų dizainų, kurie dažnai kenčia nuo siauros pralaidumo ir didelių nuostolių.
Tyrimų komandos darbas ne tik padidina „Tererhertz“ sistemų efektyvumą, bet ir nustato naujos belaidžio ryšio eros pagrindus. Dr Gao pažymėjo: „Ši naujovė yra pagrindinė varomoji jėga, leidžianti atrakinti Tererhertz komunikacijos potencialą“. Programos apima didelės raiškos vaizdo srautą, papildytą realybę ir naujos kartos mobiliuosius tinklus, tokius kaip 6G.
Tradiciniai terehertz poliarizacijos valdymo sprendimai, tokie kaip stačiakampių režimų keitikliai (OMT), pagrįsti stačiakampiais metaliniais bangolaidžiais, susiduria su dideliais apribojimais. Metalo bangolaidžiai padidėjo Ohminiai nuostoliai esant aukštesniems dažniams, o jų gamybos procesai yra sudėtingi dėl griežtų geometrinių reikalavimų.
Optinės poliarizacijos multiplekseriai, įskaitant tuos, kurie naudoja „Mach-Zehnder“ interferometrus ar fotoninius kristalus, siūlo geresnį integratyvumą ir mažesnius nuostolius, tačiau dažnai reikia kompromisų tarp pralaidumo, kompaktiškumo ir gamybos sudėtingumo.
Kryptiniai jungtys yra plačiai naudojamos optinėse sistemose ir reikalauja stipraus poliarizacijos dvipusio ryšio, kad būtų pasiektas kompaktiškas dydis ir didelis. Tačiau juos riboja siauras pralaidumas ir jautrumas gamybos nuokrypiams.
Naujasis multiplekseris sujungia kūginių krypčių jungčių pranašumus ir veiksmingą vidutinio apvalkalą, įveikdamas šiuos apribojimus. Anizotropinis apvalkalas pasižymi reikšmingu dvigubu lūžiu, užtikrinančiu aukštą per visą pralaidumą. Šis projektavimo principas žymi nukrypimą nuo tradicinių metodų, pateikdamas keičiamą ir praktinį Terherce integracijos sprendimą.
Eksperimentinis multiplekserio patvirtinimas patvirtino jo išskirtinį našumą. Prietaisas efektyviai veikia 225–330 GHz diapazone, pasiekdamas trupmeninį pralaidumą-37,8%, išlaikant virš 20 dB. Dėl kompaktiško dydžio ir suderinamumo su standartiniais gamybos procesais jis yra tinkamas masinei gamybai.
Dr Gao pažymėjo: „Ši naujovė ne tik pagerina Terherco ryšių sistemų efektyvumą, bet ir atveria kelią galingesniems ir patikimesniems greitųjų belaidžių tinklų galingesniems ir patikimesniems.“
Galimi šios technologijos pritaikymai apima ne tik ryšių sistemas. Tobulindamas spektro panaudojimą, multiplekseris gali skatinti pažangą tokiose srityse kaip radaras, vaizdavimas ir daiktų internetas. „Per dešimtmetį mes tikimės, kad šios terehertz technologijos bus plačiai pritaikytos ir integruotos įvairiose pramonės šakose“, - teigė profesorius Withayachumnankul.
Multiplekseris taip pat gali būti sklandžiai integruotas su ankstesniais komandos sukurtais spinduliais formuojančiais įrenginiais, įgalindami pažangias komunikacijos funkcijas vieningoje platformoje. Šis suderinamumas pabrėžia veiksmingos vidutiniškai apklijuotos dielektrinės bangolaidžio platformos universalumą ir mastelį.
Komandos tyrimų išvados buvo paskelbtos žurnale „Laser & Fotonic“ apžvalgose, pabrėžiant jų reikšmę tobulinant fotoninių tererhercų technologijas. Profesorius Fujita pažymėjo: „Įveikęs kritines technines kliūtis, tikimasi, kad ši naujovė paskatins susidomėjimą ir mokslinių tyrimų veiklą šioje srityje“.
Tyrėjai tikisi, kad jų darbas ateinančiais metais įkvėps naujas programas ir tolesnius technologinius patobulinimus, galiausiai sukels komercinius prototipus ir produktus.
Šis multiplekseris yra reikšmingas žingsnis į priekį atrakinant Terahertz komunikacijos potencialą. Jis nustato naują integruotų „Terahertz“ įrenginių standartą su precedento neturinčiu našumo rodikliu.
Kadangi didelės greičio, didelės talpos komunikacijos tinklų paklausa ir toliau auga, tokios naujovės vaidins lemiamą vaidmenį formuojant belaidžių technologijų ateitį.
Pašto laikas: 2012 m. Gruodžio 16 d