Trådlös kommunikation med ultrahög hastighet

Ultrahöghastighets trådlös kommunikation i frekvensområdet som sträcker sig från 0,3 till 3 THz (terahertz) är nu möjligt att uppnå, konstaterar en ny uppsats av Alireza Madannejad, doktorand vid KTH.

– Dessa frekvenser har en enorm potential, men vi behöver specialiserade högförstärkningsantenner för att helt låsa upp deras kapacitet, motverka signalförlust och förlänga sändningsavstånd, säger Madannejad.

– Att designa antenner för dessa frekvenser innebär speciella utmaningar på grund av de korta våglängderna, vilket gör precision och miniatyrisering avgörande, fortsätter han.

Utveckling av en banbrytande antenn

De senaste innovationerna har lett till utvecklingen av en banbrytande antenn som fungerar mellan 500 och 750 GHz, och erbjuder enastående prestanda i kompakt form. Det är en helt ny design som möjliggör bredbandsdrift och cirkulär polarisation (CP) utan behov av ytterligare faskompenserande komponenter. Cirkulär polarisering är särskilt fördelaktig eftersom den stöder polarimetrisk avbildning och förbättrar signalkvaliteten i komplexa miljöer.

En av de viktigaste fördelarna med denna design är dess höga förstärkning, mätt mellan 24,3 och 25,7 dB över hela 250 GHz-bandet. Detta innebär att antennen effektivt kan sprida elektromagnetisk kraft, vilket gör den idealisk för THz-applikationer där signalstyrkan är avgörande.

Litet format levererar överlägsen prestanda

En annan viktig funktion är antennens kompakta storlek. Den mäter bara 8,25 x 7,62 mm och endast 526 µm tjock och kan enkelt integreras med standardvågledarsystem, vilket gör den praktisk för ett brett spektrum av applikationer.

Historiskt sett har det varit svårt att designa högförstärkningsantenner för THz-området. Många försök har misslyckats på grund av tillverkningstekniker och bandbreddsbegränsningar. Detta nya tillvägagångssätt förenklar dock tillverkningsprocessen samtidigt som den levererar överlägsen prestanda.

"Denna innovativa kiselmikromaskinbearbetade antenn representerar ett betydande steg framåt inom THz-teknik. Dess bredbandsdrift, höga förstärkning och cirkulära polarisering gör den till en lovande lösning för nästa generations trådlösa kommunikations- och radarsystem. Denna antenn banar väg för mer avancerade och tillförlitliga THz-applikationer genom att övervinna tidigare konstruktioners utmaningar", avslutar Madannejad.

Läs artikeln: High-Gain Circularly Polarized 500–750 GHz Lens Antenna Enabled by Silicon Micromachining .
Publicerad i: IEEE Transactions on Antennas and Propagation (volym: 72, nummer: 5, maj 2024)

Medförfattare: Alireza Madannejad; Mohammad Mehrabi Gohari; Umer Shah; Joachim Oberhammer

Contact: