يمكن أن يدعم المرشح الفوتوني متعدد الوظائف التطورات المستقبلية في 6G
يمكن للمرشح الفوتوني الميكروي بحجم الرقاقة المطور حديثًا فصل إشارات الاتصال عن الضوضاء وقمع التداخل غير المرغوب فيه عبر طيف التردد اللاسلكي الكامل.
من المتوقع أن يكون المرشح الفوتوني قادرًا على مساعدة تقنيات الاتصالات اللاسلكية من الجيل التالي في نقل البيانات في بيئة أصبحت مزدحمة بإشارات من أجهزة مثل الهواتف المحمولة والمركبات ذاتية القيادة والأجهزة المتصلة بالإنترنت والبنية التحتية للمدينة الذكية.
أوضح Xingjun Wang ، الباحث من جامعة بكين: “تتمتع شريحة مرشح الميكروويف الجديدة هذه بالقدرة على تحسين الاتصالات اللاسلكية، مثل 6G، مما يؤدي إلى اتصالات إنترنت أسرع، وتجارب اتصال شاملة أفضل، وخفض التكاليف واستهلاك الطاقة لأنظمة الاتصالات اللاسلكية”..
“ستؤثر هذه التطورات، بشكل مباشر وغير مباشر، على الحياة اليومية، وتحسين الجودة الشاملة للحياة وتمكين تجارب جديدة في مختلف المجالات، مثل التنقل، والمنازل الذكية، والأماكن العامة.”
يصف البحث، المنشور في أبحاث الضوئيات، كيف يتغلب المرشح الضوئي على قيود الأجهزة الإلكترونية التقليدية لتحقيق وظائف متعددة على جهاز بحجم الرقاقة مع استهلاك منخفض للطاقة.
قال وانغ: “مع استمرار عرض النطاق الترددي الكهروضوئي للأجهزة الإلكترونية الضوئية في الزيادة دون توقف، نعتقد أن المرشح الفوتوني المتكامل سيكون أحد الحلول المهمة للاتصالات اللاسلكية 6G في المستقبل”.
“لا يمكن إلا لوصلة ضوئية متكاملة مصممة جيدًا أن تحقق تكلفة منخفضة واستهلاكًا منخفضًا للطاقة وأداء ترشيحًا فائقًا.”
كيف يعمل المرشح على تحسين المشكلات المتعلقة بشبكات الاتصالات؟
لتحسين شبكة اتصالات 5G المنتشرة حاليًا، فإن تقنية 6G قيد التطوير حاليًا. من المتوقع أن تستخدم شبكات 6G موجة ملليمتر وحتى نطاقات تردد تيراهيرتز.
نظرًا لأن استخدام هذه سيؤدي إلى توزيع الإشارات على نطاق ترددي واسع مع زيادة معدل البيانات، فهناك احتمال كبير للتداخل بين قنوات الاتصال المختلفة.
كان الباحثون يأملون في أن ينجح مرشحهم الضوئي في حل هذه المشكلات ضمن تقنيات الاتصال وسعى إلى تطوير مرشح يمكنه حماية مستقبلات الإشارات من أنواع مختلفة من التداخل عبر طيف الترددات الراديوية الكامل.
المرشح الفوتوني الجديد هو الأول من نوعه
أوضح الباحثون في ورقتهم البحثية أنه لكي تكون فعالة من حيث التكلفة وعملية للنشر على نطاق واسع، كان من الضروري أن يكون المرشح الفوتوني صغيرًا، ويستهلك القليل من الطاقة، ويحقق وظائف ترشيح متعددة، ويكون قادرًا على الاندماج على شريحة.
ومع ذلك، كانت العروض السابقة محدودة بسبب وظائفها القليلة، أو حجمها الكبير، أو عرض النطاق الترددي المحدود، أو المتطلبات المرتبطة بالمكونات الكهربائية. لذلك، ابتكر الباحثون بنية فوتونية أكثر بساطة من أربعة أجزاء رئيسية.
أولاً، يعمل مُعدِّل الطور كمدخل لإشارة تردد الراديو، والذي يعدل الإشارة الكهربائية في المجال البصري.
بعد ذلك، تعمل الحلقة المزدوجة كمفتاح لتشكيل تنسيق التعديل، مع حلقة صغيرة قابلة للتعديل كوحدة أساسية لمعالجة الإشارة.
أخيرًا، يعمل جهاز الكشف الضوئي كإخراج لإشارة تردد الراديو ويستعيد إشارة تردد الراديو من الإشارة الضوئية.
وعلق وانغ قائلاً: “إن أعظم ابتكار هنا هو كسر الحواجز بين الأجهزة وتحقيق التعاون المتبادل بينها.
“تتيح العملية التعاونية للحلقة المزدوجة والحلقة الدقيقة تحقيق بنية الحلقة المتتالية الدقيقة المتتالية ذات المرحلة الواحدة والقابلة للتعديل ذات الكثافة الواحدة (ICSSA-CM).
نظرًا لإمكانية إعادة التكوين العالية لـ ICSSA-CM المقترح، لا توجد حاجة إلى جهاز تردد لاسلكي إضافي لإنشاء وظائف تصفية مختلفة، مما يبسط تكوين النظام بأكمله. “
إظهار الأداء المبتكر للجهاز
لاختبار المرشح الفوتوني ، استخدم الباحثون مجسات عالية التردد لتحميل إشارة تردد لاسلكي في الرقاقة وجمعوا الإشارة المستردة باستخدام كاشف ضوئي عالي السرعة.
بالإضافة إلى ذلك، استخدموا أيضًا مولد شكل موجي تعسفي وهوائيات اتجاهية لمحاكاة توليد إشارات نقل لاسلكية عالية السرعة بسرعة 2 جيجابيت / ثانية وراسم تذبذب عالي السرعة لاستقبال الإشارة المعالجة.
من خلال مقارنة النتائج مع وبدون استخدام المرشح الضوئي، تمكن الباحثون من إثبات أداء المرشح.
بشكل عام، أظهرت النتائج أن العمارة الضوئية المبسطة تحقق أداءً مشابهًا مع تعقيد أقل للنظام مقارنةً بمرشحات الميكروويف الضوئية المدمجة القابلة للبرمجة السابقة والمكونة من مئات الوحدات المتكررة.
لذلك، فإن المرشح المبتكر أكثر قوة وفعالية في استخدام الطاقة وأسهل في التصنيع من الأجهزة المماثلة الأخرى.
الآن، يخطط الباحثون لتحسين المغير بشكل أكبر وتحسين البنية العامة للمرشح الضوئي. ستعمل هذه التحسينات على تمكين الفلتر من تحقيق نطاق ديناميكي أعلى وضوضاء أقل، مع ضمان تكامل عالٍ على مستوى كل من الجهاز والنظام.
المصدر: innovationnewsnetwork
إقراء ايضا:
