الرئيسية - المساحة الإخبارية - بسرعة 1 ترليون دورة بالثانية: تحطيم الرقم القياسي لسرعة دارة إلكترونية

بسرعة 1 ترليون دورة بالثانية: تحطيم الرقم القياسي لسرعة دارة إلكترونية

أعلنت منظمة غينس العالمية الخاصة بالأرقام القياسية، عن تطوير أسرع دارة إلكترونية من حيث تردد العمل، وهي الدارة التابعة لبرنامج تطوير أسرع دارة متكاملة لمضخم عملياتي من رتبة التيرا هرتز، والتابع لوكالة أبحاث الدفاع المتقدمة الأمريكية DARPA.

darpa-record-2

إعلان منظمة غينس للأرقام القياسية عن التمكن من كسر الرقم القياسي للتردد الذي يمكن لدارةٍ إلكترونية العمل عنده.


يعمل هذا المضخم العملياتي الجديد (الذي يمتلك 10 مراحل) عند ترددٍ قدره 1 تيرا هرتز، أو 1 ترليون دورة بالثانية، وهو أسرع بـ 150 مليار دورة من الرقم القياسي السابق الذي تم تسجيله عام 2012، والذي بلغ 850 غيغا هرتز.

يقول ديف بالمر، مدير مشروع DARPA :” تمتلك الدارات الإلكترونية العاملة عند تردد التيرا هرتز آمالاً كبيرة من أجل فتح بابٍ جديد في مجال البحث العلمي وتطبيقاتٍ غير متوقعة في مجال الطيف الموجي الأدنى من الميللي متر، بالإضافة لجلب أداء لا مثيل له للدارات التي ستعمل عند تردداتٍ أعلى من الترددات التقليدية. سيؤدي هذا الإنجاز الجديد لتقنياتٍ ثورية جديدة مثل أنظمة التصوير ذات الحماية عالية الدقة، تحسين المجال المتعلق بتفادي الاصطدامات مع الرادارات، ومجال شبكات الاتصالات، وذلك بشكلٍ أكبر بكثير من الأنظمة الحالية، بالإضافة لأجهزة تحليل المطيافية التي ستكون قادرة على الكشف عن المواد الكيميائية الخطيرة بحساسيةٍ أعلى من تلك التي تمتلكها الآن”.

الدارة الجديدة تم تطويرها عبر شركة Northrop Grumman Corporation وتم تسميتها TMIC: Terahertz Monolithic Integrated Circuit، وهي تمتلك ربحاً أقوى بالعديد من المرات من الدارات الحالية. الربح Gain، هو أحد الخصائص الأساسية لدارات المضخمات العملياتية Operational Amplifiers، ويقاس بعلاقةٍ لوغاريتيمية ويقاس بالديسيبل، وهو يعبر عن قدرة الدارة على تضخيم الإشارة الداخلة إليه. أظهرت دارة TMIC الجديدة ربحاً مقداره 9 ديسيبل عند العمل بتردد قدره 1 تيرا هرتز، وأظهرت ربحاً مقداره 10 ديسيبل عند تردد 1.03 تيرا هرتز، وبالمقارنة، فإن تقنيات الهواتف الذكية الحالية تعمل عند تردداتٍ تعادل واحد أو اثنين غيغا هرتز، بينما تقنيات الاتصال اللاسلكلي تعمل عند تقنيات بتردد 5.7 غيغا هرتز.

darpa-record

صورة بالمجهر الإلكتروني توضح تفاصيل الدارة الإلكترونية الجديدة والترانزستورات فائقة السرعة التي تمتلكها.

يقول ديف بالمر :” إن الحصول على ربح مقداره 6 ديسيبل أو أكثر سينقل هذه الدارة من العمل المخبري إلى مجال التطبيقات العملية. وربح مقداره 9 ديسيبل هو أمرٌ لم نسمع به من قبل عند العمل بتردداتٍ من رتبة التيرا هرتز. هذا الأمر يفتح الباب أمامنا من أجل بناء دارات الاتصالات الراديوية التي تستطيع العمل عند تردد من رتبة التيرا هرتز”.

ولسنواتٍ عديدة، عمل الباحثون على اكتشاف طريقةٍ فعالة من أجل استغلال الحزم عالية التردد التي تقع بالمجال فوق 300 غيغا هرتز، وحيث يكون طول الموجة أقل من 1 ميللي متر. وقد ظهر مجال التيرا هرتز بالنسبة للعلماء والباحثين بشكلٍ مراوغ، نظراً للافتقار للقدرة على توليد، الكشف، ومعالجة الإشارات التي تمتلك تردداً من رتبة التيرا هرتز.

ولم الإلكترونيات الحالية المعتمدة على تقنيات مواد الحالة الصلبة من الدخول لمجال الأطوال الموجية الأدنى من الميللي متر للطيف الكهرومغناطيسي، وذلك نظراً للأداء غير الكافي للترانزستورات. وفي محاولةٍ من أجل الوصول لمجال التيرا هرتز، استخدم المهندسون تقنية “تحويل التردد Frequency Conversion”، حيث يتم تحويل تيار متناوب AC بترددٍ معين، إلى تيارٍ متناوب بترددٍ آخر، وهذا ما يؤدي إلى مضاعفة ترددات التشغيل إلى قيمٍ أعلى من الترددات الموافقة للأطوال الموجية من رتبة الميللي متر. وبكل الأحوال، فإن هذه الطريقة تؤدي إلى تقييد استطاعة الخرج للأجهزة الكهربائية، وستؤثر سلباً على نسبة الإشارة/ضجيج. فضلاً عن ذلك، فإن تقنية تحويل التردد ستؤدي إلى زيادة حجم الجهاز، وزنه، ومتطلبات التغذية الكهربائية.

بالنسبة لـ DARPA، فإنها قد قامت بسلسلة من الاستثمارات في مجال إلكترونيات التيرا هرتز عبر برامجها الشهيرة: HiFIVE, SWIFT, TFAST. وكل من هذه البرامج قد بني بناءً على النجاح الذي حققه البرنامج الذي سبقه، مما أمن القاعدة البحثية الضرورية من أجل الوصول لعتبة تردد التيرا هرتز.

المصدر: الموقع الرسمي لـ DARPA

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

2 تعليقان

  1. Avatar

    شكرا لمجهودكم
    عندي ملاحظة :
    بالنسبة لخط المشاركات فهوا صغير ياليت تكبرو الخط (حتى يرتاح القارئ)

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

[هواوي ضد العالم] حظر جديد ضد قدرة الشركة على استخدام بطاقات الذواكر SD

لا يبدو أن الوضع سيتحسن بالنسبة لشركة هواوي الصينية فيما يتعلق بقرار حظر التعامل معها ...