کاربرد طیف تراهرتز در ارتباطات نوری غیرمستقیم

کاربرد طیف تراهرتز در ارتباطات نوری غیرمستقیم

 
شکل ۱- بیانگر یک ارتباط بی سیم تراهرتز هدایت شده است که به دیوار کمانه می کند و هیچ مسیر مستقیمی از فرستنده به گیرنده وجود ندارد. نمودار داخلی نرخ خطای بیت[1] (BER) را در مقیاس لگاریتمی بر حسب تابعی از توان خروجی فرستنده نشان می ‌دهد. در هر دو حالت ۱۰۰ و ۲۰۰ گیگاهرتز می توان به حداقل خطای ذاتی (BER = 10exp-­9) دست یافت. در شکل سمت راست، تجهیزات فرستنده شامل آنتن نوک تیز و لنز تفلونی برای افزایش بهره سیستم نشان داده شده است.
 
گستره جدیدی از فرکانس های ناحیه تراهرتز برای استفاده در ارتباطات پیشرفته در حال توسعه است. یک مقاله چاپ شده در مجله APL Photonics، امکان استفاده از امواج حامل تراهرتز برای انتقال داده در شرایط مختلف مانند مسیر غیرمستقیم که امواج از دیوار و دیگر سطوح کمانه یا بازتابش می کنند، را ثابت کرده است.
دنیل میتلمن[2] از دانشگاه براون[3] که گروهش رهبری این مطالعات را برعهده دارد، می گوید: "اولین گروهی نیستیم که درباره امکان پذیری ارتباط بی ‌سیم تراهرتز مطالعه می‌ کند ولی در این زمینه مطالعات جامع بسیار اندکی صورت گرفته است." بسیاری از محققین این حوزه اعتقاد دارند که ارتباطات غیر مستقیم و یا خارج از دید غیر ممکن است، ولی به گفته دنیل میتلمن تحقیقات نشان می ‌دهند که این امر حتمی نیست.
تابش تراهرتز، فرکانسهایی بیشتر از ۹۵ گیگاهرتز دارد. این فرکانس ها بیشتر از میزان تصویب شده توسط کمیسیون مخابرات فدرال (FCC[4]) آمریکا است. پهنای باند در این ناحیه طیفی برای استفاده در تکنولوژی های بی سیم آینده قابل استفاده خواهد بود. هرچند درباره توان مورد نیاز، ساختار، سخت افزار و دیگر اصول اولیه این امواج حامل داده، شناخت اندکی موجود است.
فرکانس تابش تراهرتز نسبت به امواج بی سیم معمولی مانند بلوتوث یا وای فای ۱۰۰ مرتبه بیشتر است و بنابراین فوتون هایی با انرژی بالاتر دارد. برخی درباره ایمنی این نوع تابش اعلام نگرانی کرده اند اما به دلیل اینکه این امواج در عمق بافت نفوذ نمی‌ کنند معمولاً در توان هایی که در کاربردهای بی سیم به کار می­ روند نگران کننده نیستند.
میتلمن و گروهش با استفاده از درگاهی با نرخ انتقال داده یک گیگابایت بر ثانیه، انتقال داده را برای فرکانس های ۱۰۰، ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ گیگاهرتز و در محیط پیرامون اندازه گیری کرده اند. آنها یک فرستنده تراهرتز برپا کردند که از یک چرخه چند برابر کننده فرکانسی[5] برای تبدیل سیگنال پایه مدوله شده به فرکانس مورد نظر استفاده می کرد. همچنین تعدادی گیرنده در پایین دست، نزدیک موانع داخلی و خارجی مختلف برای ثبت سیگنال قرار دادند. اندازه گیری های خارجی باید تحت گواهینامه تجربی اعطا شده از کمیسیون مخابرات  فدرال آمریکا انجام شود.
وقتی سیگنال تراهرتز مستقیماً به سمت گیرنده جهت ‌گیری شود، اندازه‌ گیری در یک خط مستقیم انجام می شود. در گام بعد، سیگنال باید قبل از آشکارسازی از یک سطح بازتاب و یا کمانه کند. در آزمایشی که در خط غیر مستقیم انجام می گیرد، از اشیاء پیرامون مانند آجر سفالی، درب، فویل فلزی و یا یک صفحه فلزی صاف به عنوان سطحی برای بازتاب سیگنال استفاده می شود.
 در یک آزمایش کلیدی منبع سیگنال و گیرنده در مکان هایی قرار داده شده اند که در تیررس یکدیگر نباشند. سیگنال دو بار از روی دیوار مداخله کننده کمانه کرده و به راحتی توسط گیرنده ثبت می شود. این مطالعه نشان داد که برخلاف پیش بینی قبلی، استفاده از این نوع امواج حامل داده در خط غیر مستقیم امکان پذیر بوده و تابش تراهرتز در تکنولوژی بی سیم آینده نقش آفرینی خواهد کرد.
 
Source: AIPNewsroom;https://www.newswise.com/articles/advancesopennewfrequencyrangeforwirelesscommunications
 
 

[1] Bit Error Rate
[2] Daniel Mittleman
[3] Brown University
[4] Federal Communications Commission
[5] Frequency Multiplier Chain
 
منبع : www.newswise.com      1398/2/7 15:27