Ключевой компонент разделения мощности для терагерцовых волн

«Одним из основных направлений развития терагерцовых технологий является беспроводная связь», — сказала Кимберли Райхель, научный сотрудник инженерной школы Брауна, который руководил разработкой устройства. «Мы считаем, что это первая демонстрация регулируемого разветвителя мощности широкого диапазона для терагерцового диапазона, который станет основным устройством для использования в терагерцовой сети».Устройство может иметь множество приложений, в том числе в качестве компонента терагерцовых маршрутизаторов, которые будут отправлять пакеты данных на несколько компьютеров, точно так же, как маршрутизаторы в существующих сетях Wi-Fi.Новое устройство описано в журнале Nature Scientific Reports.

Сегодняшние сотовые сети и сети Wi-Fi полагаются на микроволны, но объем данных, которые могут передаваться с помощью микроволн, ограничен частотой. Волны терагерцового диапазона (которые охватывают диапазон от 100 до 10 000 ГГц в электромагнитном спектре) имеют более высокую частоту и, следовательно, могут нести гораздо больше данных.

Однако до недавнего времени терагерцовый диапазон не привлекал особого внимания ученых и исследователей, поэтому многие из основных компонентов терагерцовой сети связи просто не существуют.Дэниел Миттлман, профессор инженерной школы Брауна, работал над разработкой некоторых из этих ключевых компонентов. Его лаборатория недавно разработала первую систему терагерцового мультиплексирования и демультиплексирования — метод отправки нескольких сигналов через одну среду с последующим их разделением на другой стороне.

Лаборатория Миттлмана также создала линзы нового типа для фокусировки терагерцовых волн.В каждом из компонентов, разработанных Миттлманом, используются волноводы с параллельными пластинами — металлические листы, которые могут ограничивать терагерцовые волны и направлять их в определенных направлениях.

«Мы разрабатываем семейство волноводных инструментов, которые можно интегрировать для создания соответствующей обработки сигналов, необходимой для создания сетей», — сказал Миттлман, который был соавтором новой статьи вместе с Райхелем и профессором-исследователем Брауна Раджиндом. Мендис. «Разветвитель мощности — еще один член этого семейства».

Новое устройство состоит из нескольких волноводов, образующих Т-образный переход. Сигнал, идущий в плечо T, разделяется треугольной перегородкой на стыке, посылая часть сигнала по каждому из двух плеч. Треугольная форма перегородки сводит к минимуму количество излучения, которое отражается обратно вниз по ножке Т, уменьшая потерю сигнала.

Перегородку можно перемещать вправо или влево, чтобы изменять количество энергии, передаваемой по любой руке.«Мы можем перейти от равного разделения 50/50 к разделению 95/5, что является довольно большим диапазоном», — сказал Райхель.В этом экспериментальном устройстве перегородкой манипулируют вручную, но Миттлман говорит, что процесс можно легко моторизировать, чтобы обеспечить динамическое переключение выходной мощности на каждый канал. Это может позволить включить устройство в терагерцевый маршрутизатор.

«Разумно думать, что мы могли бы использовать это в масштабе времени менее миллисекунды, что было бы достаточно быстро для коммутации пакетов данных», — сказал Миттлман. «Таким образом, это компонент, который можно использовать для обеспечения маршрутизации так же, как в микроволновых маршрутизаторах, которые мы используем сегодня».Исследователи планируют продолжить работу с новым устройством.

По их словам, следующим шагом будет тестирование частоты ошибок в потоках данных, отправляемых через устройство.«Цель этой работы заключалась в том, чтобы продемонстрировать возможность переключения мощности с помощью волноводной архитектуры с параллельными пластинами», — сказал Миттлман. «Мы хотели продемонстрировать основы физики, а затем усовершенствовать дизайн».

Проект частично финансировался Национальным научным фондом и Фондом У. М. Кека.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.