Små antenner viser løfte i forsvarssektoren

Elektroteknisk forskning i ekstremt små antenner har gjort fremskridt, der kan have stor indflydelse på sikker informationsudveksling, giver USA adgang til et frekvensbånd, som intet andet land kan nå.

Elektroteknisk professor Magda El-Shenawee's Terahertz Imaging and Spectroscopy Lab er kendt for sin revolutionerende forskning om påvisning af brystkræfttumorer ved hjælp af terahertz billeddannelsesteknologi. Nu, El-Shenawee har udgivet et papir, der tyder på, at terahertz-antenner kan få deres signaler styrket til brug ved overførsel af information.

Hendes papir, med titlen "Plasmonic Nanodisk Thin-film Terahertz Photoconductive Antenna, "blev præsenteret på den internationale konference for antenner og forplantning i Boston i sidste måned. Undersøgelsen blev udført i samarbejde med TeraView Ltd., en stor producent af terahertz -systemer i Det Forenede Kongerige.

Terahertz -antenner er små, kun en brøkdel af en millimeter i størrelse. Til sammenligning, mikrobølgeantennerne, der bruges i mobiltelefoner, er mere end 10 gange så store. De nyoprettede terahertz -antenner har sendt forskere rundt om i verden for at forbedre effektiviteten.

Nuværende antenner på markedet giver meget lav effekt, en brøkdel af en milliwatt, hvilket er tilstrækkeligt til nogle applikationer, såsom billeddannelse af brystkræft. Imidlertid, nuværende strømbegrænsninger gør antennen ringere til brug i potentielle applikationer såsom radarsystemer til forsvar og højhastigheds trådløs kommunikation.

Udfordringen, El-Shenawee sagde, er, at styrken af ​​en terahertz -bølge svækkes, når den bevæger sig på grund af dens følsomhed over for vand, inklusive luftfugtighed. For at bølgen skal rejse længere afstande, den transmitterende terahertz -antenne skal udstråle elektromagnetiske bølger med højere effekt ved kilden.

El-Shenawee's idé til forbedring af terahertz-antennens effektivitet indebærer at fremme antennematerialet og designet. Hun samarbejder med Hugh Churchill, en materialeforsker og adjunkt i fysik ved J. William Fulbright College of Arts and Sciences, og Miaoqing Huang, en lektor i datalogi på Ingeniørhøjskolen.

Gruppens plan er at levere overlegen terahertz-emission bygget på plasmonisk tyndfilm-enhedsarkitektur. Tidlige resultater har vist en tredobling i effektudbyttet.

Shenawies nuværende terahertz -antenne blev bygget ved hjælp af nanodisk -arrays oven på en tynd film af en halvleder. I dette tilfælde, lav temperatur dyrket Gallium Arsenid, et typisk materiale til denne type antenner, var brugt. Antennen er begejstret af femtosekundlaser, med antenneelektroder placeret under halvlederen for at øge lyset, der er fanget i halvlederen og fotostrømmen, og dermed den udstrålede terahertz -effekt.

Indtil nu, den opnåede effekt er 3 mikrowatt, sammenlignet med konventionelle antenner, der leverer 1 mikrowatt.

Højtydende terahertz-antenner som den, der foreslås af El-Shenawee's forskning, har anvendelser inden for højhastighedselektronik trådløs kommunikation. El-Shenwaee sagde applikationer inden for forsvarskommunikation, især vedrørende pålidelig transmission og sikker informationsudveksling, kan være betydningsfuld.

"Hvis vi kan fremme terahertz -antenner ved at fremme deres udgangseffekt, USA vil bruge et frekvensbånd, som intet andet land har teknologien til endnu, " hun sagde.