חדשות בתעשייה: תקשורת 6G משיגה פריצת דרך חדשה!

פרופסור וית'איאצ'ומנקול הצהיר, "מרבב הקיטוב המוצע מאפשר להעביר מספר זרמי נתונים בו זמנית באותו פס תדרים, ובכך למעשה להכפיל את קיבולת הנתונים." רוחב הפס היחסי שהושג על ידי המכשיר הוא חסר תקדים בכל טווח תדרים, ומייצג קפיצת מדרגה משמעותית עבור מרבבים משולבים.

מרבבי קיטוב חיוניים בתקשורת מודרנית מכיוון שהם מאפשרים לאותות מרובים לחלוק את אותו פס תדרים, ובכך משפרים משמעותית את קיבולת הערוץ.

המכשיר החדש משיג זאת באמצעות שימוש במצמדים כיווניים חרוטיים וחיפוי יעיל של התווך באיזוטרופיה. רכיבים אלה משפרים את שבירה כפולה של הקיטוב, וכתוצאה מכך נוצר יחס הכחדה קיטובי (PER) גבוה ורוחב פס רחב - מאפיינים מרכזיים של מערכות תקשורת טרה-הרץ יעילות.

בניגוד לעיצובים מסורתיים המסתמכים על מוליכי גל אסימטריים מורכבים ותלויי תדר, המרבב החדש משתמש בחיפוי אניזוטרופי עם תלות תדר קלה בלבד. גישה זו ממנפת באופן מלא את רוחב הפס הנרחב המסופק על ידי המצמדים הקוניים.

התוצאה היא רוחב פס חלקי הקרוב ל-40%, PER ממוצע העולה על 20 dB, ואובדן הכנסה מינימלי של כ-1 dB. מדדי ביצועים אלה עולים בהרבה על אלו של תכנונים אופטיים ומיקרוגל קיימים, אשר סובלים לעתים קרובות מרוחב פס צר ואובדן גבוה.

עבודת צוות המחקר לא רק משפרת את יעילותן של מערכות טרה-הרץ, אלא גם מניחה את היסודות לעידן חדש בתקשורת אלחוטית. ד"ר גאו ציין, "חדשנות זו היא גורם מפתח במימוש הפוטנציאל של תקשורת טרה-הרץ." יישומים כוללים הזרמת וידאו ברזולוציה גבוהה, מציאות רבודה ורשתות סלולריות מהדור הבא כמו 6G.

פתרונות מסורתיים לניהול קיטוב בטרה-הרץ, כגון מתמרים אורתוגונליים (OMTs) המבוססים על מוליכי גל מלבניים ממתכת, ניצבים בפני מגבלות משמעותיות. מוליכי גל ממתכת חווים הפסדים אוהמיים מוגברים בתדרים גבוהים יותר, ותהליכי הייצור שלהם מורכבים עקב דרישות גיאומטריות מחמירות.

מרבבי קיטוב אופטיים, כולל אלו המשתמשים באינטרפרומטרים של מאך-זנדר או גבישים פוטוניים, מציעים אינטגרביליות טובה יותר והפסדים נמוכים יותר, אך לעתים קרובות דורשים פשרות בין רוחב פס, קומפקטיות ומורכבות ייצור.

מצמדים כיווניים נמצאים בשימוש נרחב במערכות אופטיות ודורשים שבירה כפולה של קיטוב חזקה כדי להשיג גודל קומפקטי ו-PER גבוה. עם זאת, הם מוגבלים על ידי רוחב פס צר ורגישות לסבולות ייצור.

המרבב החדש משלב את היתרונות של מצמדים כיווניים חרוטיים וציפוי יעיל של התווך, ומתגבר על מגבלות אלו. הציפוי האניזוטרופי מציג שבירה כפולה משמעותית, המבטיחה PER גבוה על פני רוחב פס רחב. עקרון תכנון זה מסמן סטייה משיטות מסורתיות, ומספק פתרון ניתן להרחבה ומעשי לאינטגרציה של טרה-הרץ.

אימות ניסיוני של המרבב אישר את ביצועיו יוצאי הדופן. המכשיר פועל ביעילות בטווח 225-330 גיגה-הרץ, ומשיג רוחב פס חלקי של 37.8% תוך שמירה על PER מעל 20 dB. גודלו הקומפקטי ותאימותו לתהליכי ייצור סטנדרטיים הופכים אותו למתאים לייצור המוני.

ד"ר גאו ציין, "חידוש זה לא רק משפר את יעילותן של מערכות תקשורת טרה-הרץ, אלא גם סולל את הדרך לרשתות אלחוטיות במהירות גבוהה, חזקות ואמינות יותר."

היישומים הפוטנציאליים של טכנולוגיה זו חורגים מעבר למערכות תקשורת. על ידי שיפור ניצול הספקטרום, המרבב יכול להניע התקדמות בתחומים כמו מכ"ם, הדמיה ואינטרנט של הדברים. "בתוך עשור, אנו צופים שטכנולוגיות טרה-הרץ הללו יאמצו וישולבו באופן נרחב בתעשיות שונות", הצהיר פרופסור וית'איאצ'ומנקול.

ניתן לשלב את המרבב בצורה חלקה גם עם התקני עיצוב אלומה קודמים שפותחו על ידי הצוות, מה שמאפשר פונקציונליות תקשורת מתקדמות על גבי פלטפורמה מאוחדת. תאימות זו מדגישה את הרבגוניות והמדרגיות של פלטפורמת מוליך הגל הדיאלקטרי היעילה בעלת ציפוי בינוני.

ממצאי המחקר של הצוות פורסמו בכתב העת Laser & Photonic Reviews, תוך הדגשת חשיבותם בקידום טכנולוגיית טרה-הרץ הפוטונית. פרופסור פוג'יטה ציין, "על ידי התגברות על מחסומים טכניים קריטיים, צפוי כי חדשנות זו תעורר עניין ופעילות מחקרית בתחום."

החוקרים צופים כי עבודתם תעורר השראה ליישומים חדשים ולשיפורים טכנולוגיים נוספים בשנים הקרובות, ובסופו של דבר תוביל לאבות טיפוס ומוצרים מסחריים.

מרבב זה מייצג צעד משמעותי קדימה במימוש הפוטנציאל של תקשורת טרה-הרץ. הוא קובע סטנדרט חדש עבור התקני טרה-הרץ משולבים בזכות מדדי ביצועים חסרי תקדים.

ככל שהביקוש לרשתות תקשורת במהירות גבוהה ובעלות קיבולת גבוהה ממשיך לגדול, חידושים כאלה ימלאו תפקיד מכריע בעיצוב עתיד הטכנולוגיה האלחוטית.