Budućnost bežičnih komunikacija je postavljena da napravi ogroman skok sa pojavom bežične tehnologije šeste generacije (6G). Istraživački tim na Gradskom univerzitetu u Hong Kongu (CitiU) izumeo je revolucionarni podesivi teraherc (THz) meta-uređaj koji može da kontroliše pravac zračenja i područje pokrivanja THz zraka.
Rotirajući svoju metapovršinu, uređaj može odmah da usmeri 6G signal samo do određenog primaoca, minimizirajući curenje struje i povećavajući privatnost. Očekuje se da će obezbediti veoma prilagodljivo, usmereno i bezbedno sredstvo za buduće 6G komunikacione sisteme.
Potencijal tehnologije THz opsega je neograničen, jer ima bogate resurse spektra da podrži 100 Gbps (gigabit u sekundi) – pa čak i Tbps (terabit u sekundi) na nivou ultra velike brzine prenosa podataka za bežičnu komunikaciju, koja iznosi stotine do hiljade puta brže od brzine prenosa podataka 5G.
Međutim, konvencionalni THz sistemi koriste glomazna, teška dielektrična sočiva i reflektore, koji mogu voditi talase samo do fiksnog predajnika ili detektora, ili ih preneti do jednog prijemnika koji se nalazi na fiksnoj poziciji ili pokriva ograničenu oblast. Ovo ometa razvoj budućih 6G aplikacija koje zahtevaju precizno pozicioniranje i koncentrisanu snagu signala.
Zajedničkim naporima dva istraživačka tima u CitiU, predvođenih profesorom Tsai Din-Pingom, profesorom katedre na Odsjeku za elektrotehniku, i profesorom Chan Chi-houom, vršiocem dužnosti prorektora i direktorom Državne ključne laboratorije za teraherc i milimetarske talase ( SKLTMV), novi, podesivi meta-uređaji koji mogu u potpunosti da kontrolišu pravac širenja THz zraka i područje pokrivenosti nedavno je razvijen da bi se prevazišli ovi izazovi.
„Dolazak podesivog THz meta-uređaja predstavlja uzbudljive izglede za 6G komunikacione sisteme“, rekao je profesor Tsai, koji je stručnjak u oblasti metapovršina i fotonike. „Naš meta-uređaj omogućava isporuku signala određenim korisnicima ili detektorima i ima fleksibilnost da prilagodi pravac širenja, po potrebi.“
„Naši nalazi nude niz prednosti za napredne THz komunikacione sisteme, uključujući sigurnost, fleksibilnost, visoku usmerenost i koncentraciju signala“, dodao je profesor Čen, koji je specijalizovan za istraživanje teraherc tehnologije.
Meta-uređaj se sastoji od dve ili tri rotacione metapovršine (veštački, tanki materijal sa debljinom ispod talasne dužine), koji rade kao efikasni projektori za usmeravanje fokusne tačke THz zraka na dvodimenzionalnoj ravni ili u trodimenzionalnoj ravni. prostor. Sa prečnikom od 30 mm, svaka metapovršina ima oko 11.000 mikro-antena, koje su veličine samo 0,25 mm k 0,25 mm i međusobno se razlikuju.
„Tajna uspeha meta-uređaja leži u preciznom proračunu i dizajnu svake mikro-antene“, rekao je profesor Tsai. Jednostavnim rotiranjem metapovršina bez dodatnih zahteva za prostorom, fokus THz snopa se može podesiti i usmeriti na određene Ks, I i Z koordinate odredišta.
Sa veoma preciznom i naprednom opremom u SKLTMV, istraživački tim je sproveo eksperimente i potvrdio da dve vrste varifokalnih meta-uređaja koje su razvili – duple i triplet meta-uređaja – mogu da projektuju tačku fokusiranja THz talasa u proizvoljno mesto u 2D ravni i 3D prostoru, sa visokom preciznošću.
Ovaj inovativni dizajn je pokazao sposobnost meta-uređaja da usmeri 6G signal ka određenoj lokaciji u dvo- i trodimenzionalnom prostoru.
Pošto samo korisnik ili detektor na određenom mestu može da primi signal, a visoko koncentrisani signal može se fleksibilno prebaciti na druge korisnike ili detektore bez trošenja energije na obližnje prijemnike ili narušavanja privatnosti, meta-uređaj može povećati usmerenost, sigurnost i fleksibilnost u budućim 6G komunikacijama sa manjom potrošnjom energije.
Metapovršine su proizvedene smolom visoke temperature i metodom 3D štampanja koju je razvio tim. Oni su lagani i mali i mogu se lako proizvesti u velikim razmerama po niskoj ceni za praktičnu primenu.
Očekuje se da će novi THz podesivi meta-uređaj imati veliki potencijal primene za 6G komunikacione sisteme, uključujući bežični prenos energije, zumiranje i daljinsko detekciju. Istraživački tim planira da dizajnira dalje aplikacije za meta-uređaje zasnovane na THz varifokalnom snimanju.
