חדשות התעשייה: תקשורת 6G משיגה פריצת דרך חדשה!

פרופסור Withayachumnankul הצהיר, "מרבבי הקיטוב המוצע מאפשר להעביר זרמי נתונים מרובים בו-זמנית בתוך אותו פס תדרים, ולמעשה מכפיל את קיבולת הנתונים." רוחב הפס היחסי שהשיג המכשיר הוא חסר תקדים בכל טווח תדרים, המייצג קפיצת מדרגה משמעותית עבור מרבים משולבים.

מרבבי קיטוב חיוניים בתקשורת מודרנית מכיוון שהם מאפשרים לאותות מרובים לחלוק את אותו פס תדרים, מה שמשפר משמעותית את קיבולת הערוצים.

המכשיר החדש משיג זאת על ידי שימוש במצמדי כיוונים חרוטיים ובחיפוי בינוני יעיל אנזוטרופי. רכיבים אלה משפרים את השבירה הדו-פעמית של הקיטוב, וכתוצאה מכך יחס הכחדה של קיטוב גבוה (PER) ורוחב פס רחב - מאפיינים מרכזיים של מערכות תקשורת יעילות בטרה-הרץ.

בניגוד לעיצובים מסורתיים המסתמכים על מובילי גל א-סימטריים מורכבים ותלויי תדר, המרבב החדש משתמש בחיפוי אנזוטרופי עם תלות קלה בתדר בלבד. גישה זו ממנפת באופן מלא את רוחב הפס הרב שמספקים המצמדים החרוטיים.

התוצאה היא רוחב פס חלקי קרוב ל-40%, PER ממוצע העולה על 20dB, ואובדן הכנסה מינימלי של כ-1dB. מדדי ביצועים אלה עולים בהרבה על אלה של עיצובים אופטיים ומיקרוגלים קיימים, שלעתים קרובות סובלים מרוחב פס צר ואובדן גבוה.

עבודת צוות המחקר לא רק משפרת את היעילות של מערכות טרה-הרץ אלא גם מניחה את הבסיס לעידן חדש בתקשורת אלחוטית. ד"ר גאו ציין, "חידוש זה הוא מניע מרכזי בפתיחת הפוטנציאל של תקשורת טרה-הרץ". היישומים כוללים הזרמת וידאו בחדות גבוהה, מציאות רבודה ורשתות סלולריות מהדור הבא כמו 6G.

פתרונות ניהול קיטוב של terahertz מסורתיים, כגון מתמרי מצב אורתוגונלי (OMT) המבוססים על מובילי גל מתכת מלבניים, עומדים בפני מגבלות משמעותיות. מוליכי גל מתכת חווים הפסדים אוהם מוגברים בתדרים גבוהים יותר, ותהליכי הייצור שלהם מורכבים עקב דרישות גיאומטריות מחמירות.

מרבבי קיטוב אופטי, לרבות אלה המשתמשים באינטרפרומטרים של Mach-Zehnder או גבישים פוטוניים, מציעים אינטגרליות טובה יותר והפסדים נמוכים יותר, אך לרוב דורשים פשרות בין רוחב פס, קומפקטיות ומורכבות ייצור.

מצמדי כיוונים נמצאים בשימוש נרחב במערכות אופטיות ודורשים שבירה דו-פעמית חזקה של קיטוב כדי להשיג גודל קומפקטי ו-PER גבוה. עם זאת, הם מוגבלים על ידי רוחב פס צר ורגישות לסובלנות ייצור.

המרבב החדש משלב את היתרונות של מצמדי כיוונים חרוטיים וחיפוי בינוני יעיל, ומתגבר על מגבלות אלו. החיפוי האניזוטרופי מציג שבירה דו-פעמית משמעותית, המבטיח PER גבוה על פני רוחב פס רחב. עקרון עיצוב זה מסמן חריגה מהשיטות המסורתיות, ומספק פתרון ניתן להרחבה ומעשי לאינטגרציה של טרה-הרץ.

אימות ניסיוני של המרבב אישר את הביצועים יוצאי הדופן שלו. המכשיר פועל ביעילות בטווח 225-330 GHz, משיג רוחב פס חלקי של 37.8% תוך שמירה על PER מעל 20 dB. גודלו הקומפקטי והתאימות לתהליכי ייצור סטנדרטיים הופכים אותו למתאים לייצור המוני.

ד"ר גאו ציין, "חידוש זה לא רק משפר את היעילות של מערכות תקשורת terahertz אלא גם סולל את הדרך לרשתות אלחוטיות חזקות ואמינות יותר מהירות גבוהה יותר."

היישומים הפוטנציאליים של טכנולוגיה זו משתרעים מעבר למערכות תקשורת. על ידי שיפור ניצול הספקטרום, המרבב יכול להניע התקדמות בתחומים כמו מכ"ם, הדמיה ואינטרנט של הדברים. "בתוך עשור, אנו מצפים שטכנולוגיות ה-terahertz הללו יאומצו באופן נרחב וישתלבו בתעשיות שונות", הצהיר פרופסור Withayachumnankul.

ניתן לשלב את המרבב בצורה חלקה עם התקנים קודמים ליצירת אלומה שפותחו על ידי הצוות, מה שמאפשר פונקציונליות תקשורת מתקדמות בפלטפורמה מאוחדת. תאימות זו מדגישה את הרבגוניות והמדרגיות של פלטפורמת מוליך הגלים הדיאלקטרי היעילה בלבוש בינוני.

ממצאי המחקר של הצוות פורסמו בכתב העת Laser & Photonic Reviews, תוך שימת דגש על משמעותם בקידום טכנולוגיית ה-terahertz הפוטונית. פרופסור פוג'יטה ציין, "על ידי התגברות על מחסומים טכניים קריטיים, חידוש זה צפוי לעורר עניין ופעילות מחקרית בתחום".

החוקרים צופים כי עבודתם תהווה השראה ליישומים חדשים ושיפורים טכנולוגיים נוספים בשנים הקרובות, שיובילו בסופו של דבר לאבות טיפוס ומוצרים מסחריים.

מרבב זה מייצג צעד משמעותי קדימה בפתיחת הפוטנציאל של תקשורת terahertz. הוא קובע סטנדרט חדש למכשירי terahertz משולבים עם מדדי הביצועים חסרי התקדים שלו.

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