الرئيسية - المساحة الإخبارية - تطوير مضمم إشارات جديد لأمواج التيراهرتز!

تطوير مضمم إشارات جديد لأمواج التيراهرتز!

يمتد مجال تردد أمواج التي تمتلك تردداً من رتبة التيراهرتز Terahertz Waves من 300 إلى 3000 غيغا-هرتز. اليوم، قد تستطيع هذه الأمواج تحقيق عملية إرسال أسرع بمئات المرات لشبكات الاتصالات الخلوية واللاسلكية الموجودة اليوم. يواجه الباحثون الآن مهمة شاقة تسعى لتصميم وبناء نظام اتصالات بعناصر جديدة كلياً تستطيع العمل مع إشعاعات أمواج التيراهرتز. تم توجيه العديد من الجهود حول بناء أجهزة إرسال وتحسس مصادر التيراهرتز.

قامت مجموعة جديدة في جامعة براون من بناء عنصرٍ أساسيّ آخر في أي نظام اتصالات لاسلكي: المُضمم Multiplexer. يهتم المضمم بعملية جمع تيارات البيانات المُنفصلة إلى تيارٍ وحيد يُرسل عبر الألياف الضوئية، كبلات التلفاز، أو خطوط التّلفونات، مما يُعطي تلك القناة (وسط النقل) القدرة على نقل آلاف المكالمات أو العشرات من قنوات التلفاز في وقتٍ واحد. يقوم جهاز فك التضميم Demultiplexer بتفريق الإشارات عند وصولها إلى المُستقبل.

يقوم الجهاز الجديد المصمم في جامعة براون بتأدية وظيفتين بنفس الوقت: فهو يعمل مضمم ومفكك تضميم بنفس الوقت. يتألف من الجهاز من صفيحتين أملستين من الألمنيوم، يمكن استبدالهما بأي معدنٍ ضعيف، موضوعتان على التفرع ضمن فجوة بينهما تبلغ بضع ميلليمترات. تقوم هاتان الصفيحتان بإرشاد (توجيه) أمواج التيراهرتز التي تعبر من بينهما. تدعى الصفيحتين بـ “موجه الموجة Waveguide.”

قبل تفسير طريقة عمل المُضمم، يجب شرح كيف نقوم بعملية تفريق الإشارات عند المُستقبل. عندما تعبر الأمواج في المُوّجه الموجيّ تتسرب بعض الإشاعات خارج الفجوة. تعتمد زاوية الإشارة عند خروجها على تردد المَوجة. فإذا كانت المَوجة الداخلة تحتوي عدة ترددات، كلٍّ منها يحمل قناةً مُنفصلة من البيانات، ستخرج كل موجة على زاوية مختلفة، مما يعني أنه تم فصلهم أو فك تضميمهم.

يحصل العكس في جهاز المضمم حيث يقبل أن تدخل إشارة بترددٍ مُعين فقط إذا وردت على زاوية معينة.

“نرى في رؤيتنا شبكات اتصالات تيراهرتز لاسلكية في الفضاء الحر،” كما يقول Daniel Mittleman، بروفيسور في الهندسة من جامعة براون. لكن يكمن الفرق الهام بين شبكة تيراهرتز والشبكة الخلوية الموجودة حالياً هو أن الهوائي يُرسل الإشارات في جميع الاتجاهات. في شبكات التيراهرتز، يقل الانحراف بحوالي 100 مرة لذلك من المنطقي أكثر اعتبارها شعاع موجه نوعاً ما.

عرض الباحثون مخططاً لعملية تضميم بسيطة حيث قاموا بإرسال قناتين مُنفصلتين من تردد تيراهرتز، كلاهما بزاويتين مختلفتين. استخدموا جهاز ليزر من رتبة فيمتو ثانية تجاري كمصدر للإشعاعت، الذي يوصل نبضات قصيرة من إشعاعات التيراهرتز ويستخدم في عملية قياس الأطياف. في أجهزة التضميم العملية، يستطيع موجه الموجة والعدسات المُصممة إرسال المئات من القنوات المختلفة داخل المضمم بزوايا مختلفة. يدعى جهاز الليزر بهذا الاسم (أي ليزر فيمتو ثانية) لأن الفارق الزمنيّ بين نبضات الليزر الخارجة يساوي من بضع فيمتو-ثواني إلى مئات الفيمتو-ثانية.

حالياً الجهاز غير فعال Passive. لكن يُوضّح Mittleman أنه مع فريقه يستطيع أن يجعل الجهاز فعال Dynamic بتغيير المساحة بين الصفيحتين. وجد الباحثون أن هذه المساحة تؤثر على التّردد، الزاوية ومجال الحزمة للإشارة التي تتسرب خارج الفجوة. يمكن استخدام هذه الخاصية لضبط مجال الحزمة على القناة.

“في موجه الموجة، تخيل أن يكون هنالك خندقٌ صغير محفور ضمن الصفيحة السفلى على التوازي مع الفجوة، ويقع مباشرة تحتها،” كما يقول. “يمكنك استخدام مفتاح سيليكوني ميكانيكي كهربائي ذو أبعاد ميكروية لضبط عمق الحفرة بشكلٍ فعال في أي موقع، حتى يخلف الفاصل في الصفيحتين تحت الفجوة. هذا ما سيغير مجال حزمة القناة.”

يأمل الباحثون بصنع وعرض جهاز فعال من هذا النوع الذي يغير الموقع على منحى الزمن ببضع ميليات من الثواني.

للإطلاع على الورقة البحثية الخاصة بالبحث الجديد والمنشورة في مجلة Nature Photonics العلمية اضغط هنا

المصدر: هنا

للمزيد من المقالات في مجال الاتصالات:

مقدمة في أنظمة الاتصالات

مدخل إلى التعديل

تضمين المزيد من الإشارات اللاسلكية لأجهزة الاتصالات منخفضة الطاقة

للمرة الأولى: إرسال واستقبال الإشارات اللاسلكية، بنفس التردد وبنفس الوقت!

مضاعفة سرعة نقل البيانات + نقل مزدوج للإشارات، بدارةٍ بسيطة واحدة!

عن Michel Aractingi

Avatar
طالب هندسة كهرباء في جامعة البلمند

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] الشركة الصينية تبدأ إيجاد حلول تساعد على تجاوز أزمتها

أعلنت حكومة الولايات المتحدة الأمريكية مؤخرًا عن إدراج هواوي ضمن قائمة وزارة التجارة الأمريكية للشركات ...