ITU-R SM.2352-0 (2015/06) التقرير االتجاهات التكنولوجية للخدمات النشيطة في مدى التردد 000-275 GHz 3 السلسلة SM إدارة الطيف
ii التقرير ITU-R SM.2352-0 تمهيد يضطلع قطاع االتصاالت الراديوية بدور يتمثل يف تأمني الرتشيد واإلنصاف والفعالية واالقتصاد يف استعمال طيف الرتددات الراديوية يف مجيع ددمات االتصاالت الراديوية مبا فيها اخلدمات الساتلية وإجراء دراسات دون حتديد ملدى الرتددات تكون أساسا إلعداد التوصيات واعتمادها. ويؤدي قطاع االتصاالت الراديوية وظائفه التنظيمية والسياساتية من دالل املؤمترات العاملية واإلقليمية لالتصاالت الراديوية ومجعيات االتصاالت الراديوية مبساعدة جلان الدراسات. سياسة قطاع االتصاالت الراديوية بشأن حقوق الملكية الفكرية (IPR) يرد وصف للسياسة اليت يتبعها قطاع االتصاالت الراديوية فيما يتعلق حبقوق امللكية الفكرية يف سياسة الرباءات املشرتكة بني قطاع تقييس االتصاالت وقطاع االتصاالت الراديوية واملنظمة الدولية للتوحيد القياسي واللجنة الكهرتقنية الدولية (ITU-T/ITU-R/ISO/IEC) واملشار إليها يف امللحق 1 بالقرار.ITU-R 1 وترد االستمارات اليت ينبغي حلاملي الرباءات استعماهلا لتقدمي بيان عن الرباءات أو للتصريح عن منح ردص يف املوقع اإللكرتوين http://www.itu.int/itu-r/go/patents/en حيث ميكن أيضا االطالع على املبادئ التوجيهية اخلاصة بتطبيق سياسة الرباءات املشرتكة وعلى قاعدة بيانات قطاع االتصاالت الراديوية اليت تتضمن معلومات عن الرباءات. سالسل تقارير قطاع االتصاالت الراديوية )ميكن االطالع عليها أيضا يف املوقع اإللكرتوين العنوان البث الساتلي التسجيل من أجل اإلنتاج واألرشفة والعرض األفالم التلفزيونية اخلدمة اإلذاعية )الصوتية( اخلدمة اإلذاعية )التلفزيونية( اخلدمة الثابتة اخلدمة املتنقلة وددمة االستدالل الراديوي وددمة اهلواة واخلدمات الساتلية ذات الصلة انتشار املوجات الراديوية علم الفلك الراديوي أنظمة االستشعار عن بعد اخلدمة الثابتة الساتلية التطبيقات الفضائية واألرصاد اجلوية تقاسم الرتددات والتنسيق بني أنظمة اخلدمة الثابتة الساتلية واخلدمة الثابتة إدارة الطيف )http://www.itu.int/publ/r-rep/en السلسلة BO BR BS BT F M P RA RS S SA SF SM مالحظة: وافقت جلنة الدراسات على النسخة اإلنكليزية هلذا التقرير الصادر عن قطاع االتصاالت الراديوية مبوجب اإلجراء املوضح يف القرار.ITU-R 1 النشر اإللكرتوني جنيف 2016 ITU 2016 مجيع حقوق النشر حمفوظة. ال ميكن استنساخ أي جزء من هذه املنشورة بأي شكل كان وال بأي وسيلة إال بإذن دطي من االحتاد الدويل لالتصاالت.(ITU)
1 (2015) GHz 3 000-275 التقرير التقرير ITU-R SM.2352-0 ITU-R SM.2352-0 االتجاهات التكنولوجية للخدمات النشيطة في مدى التردد مجال التطبيق يتضمن التقرير االجتاهات التكنولوجية للخدمات النشيطة يف مدى الرتدد 00-275.GHz 3 ويرمي هذا التقرير إىل توفري معلومات تقنية إلعداد دراسات التقاسم والتوافق بني اخلدمات النشيطة واملنفعلة وكذلك بني اخلدمات النشيطة يف مدى الرتدد 00-275.GHz 3 جدول المحتويات الصفحة 3 3 3 4 5 6 7 7 11 15 15 17 20 21 23 24 25 1.2 2.2 3.2 مقدمة... السمات الترياهريتزية واخلصائص والتطبيقات املعتادة... عرض عام لنطاق الرتدد فوق...GHz 275 1.4 2.4 1.5 2.5 3.5 4.5 خصائص النطاق فوق...GHz 275 التطبيقات املعتادة للترياهريتز... معلومات تنظيمية... االتصاالت الالسلكية الترياهريتزية... حالة االستخدام احملتمل ألنظمة االتصاالت الترياهريتزية... تكنولوجيات املستقبالت الترياهريتزية... االستشعار والتصوير... أسلوب توليد الترياهريتز... الكامريات الترياهريتزية... قياس الطيف... االختبار غري التدمريي... األنشطة املرتبطة بالترياهريتز ضمن املنظمة الدولية للتوحيد القياسي... ملخص... بيبليوغرافيا... 1 2 3 4 5 6 7 8
التقرير SM.2352-0 ITU-R 2 المختصرات واألسماء المختصرة ATR قياس طيف االنعكاس الكلي املوهن (Attenuated total reflection spectrometry) BER معدل اخلطأ يف البتات (Bit error ratio) BNA بللورات (N-Benzyl-2-Methyl-4-Mitroaniline) N-Benzyl-2-Methyl-4-Mitroaniline BWO مذبذب موجات عكسية (Backward-wave oscillator) DAST بللورات (Diethylaminosulfur Trifluoride) Diethylaminosulfur Trifluoride DFG توليد الرتدد التفاضلي (Difference frequency generation) FEL ليزر ذو إلكرتونات حرة (Free-electron laser) FTIR مقياس طيف األشعة حتت احلمراء لتحويل فورييه (Fourier transform infrared spectroscopy) HBT ترانزيستور ثنائي األقطاب ومتباين أشباه املوصالت (Heterojunction bipolar transistor) HEMT تزانزيستور التنقلية العالية لإللكرتونات (High electron mobility transistor) IMPATT الصمامات الثنائية للوقت االنتقايل االهنيارية وذات تأين األثر (Impact ionization avalanche transit-time) LoS دط البصر (Line of sight) LT-GaAs أرسنيد الغاليوم املتشكل يف درجة حرارة منخفضة (Low temperature grown Gallium Arsenide) MMIC الدارات املتكاملة للموجات الصغرية األحادية (Monolithic microwave integrated circuit) NEP القدرة الضوضائية املكافئة (Noise equivalent power) NFC اتصاالت املدى القريب (Near field communication) NLoS دارج دط البصر (Non line of sight) QCL ليزر شاليل كمي (Quantum cascade laser) RTD صمام ثنائي نفقي رنيين (Resonant tunnelling diode) TDS القياس الطيفي يف النطاق الزمين (Time domain spectroscopy) TNNNET الوقت االنتقايل للحقن النفقي (Tunnel injection transit-time) THz ترياهريتز (Terahertz) UTC-PD الصمام الثنائي الضوئي احلامل املرحتل الواحد (Uni-traveling-carrier photodiode) المراجع التوصية P.676 :ITU-R التوصية التوصية التقرير :ITU-R P.838 :ITU-R P.840 :ITU-R F.2107-2 التوهني الناجم عن الغازات اجلوية منوذج التوهني اخلاص الناتج عن املطر املعد لالستعمال يف طرائق التنبؤ التوهني الناجم عن السحب والضباب دصائص وتطبيقات األنظمة الالسلكية الثابتة العاملة يف مديات تردد واقعة بني GHz و 134 GHz 57
التقرير 3 ITU-R SM.2352-0 1 2 1.2 مقدمة إن نطاقات الرتدد GHz 275 ليست موزعة خلدمات معينة ولكن لوائح الراديو (RR) حتددها للخدمة املنفعلة. وما يزال تنظيم طيف الرتددات فوق GHz 3 000 قيد الدراسة وفقا للقرار 118 )مراكش 2002(. ويف املؤمتر العاملي لالتصاالت الراديوية لعام (WRC-12) 2012 جرى تعديل الرقم 565.5 وفقا للقرار (Rev.WRC-07) 950 بغية التحديد الستخدام اإلدارات من أجل تطبيقات اخلدمة املنفعلة مثل ددمة علم الفلك الراديوي وددمة استكشاف األرض الساتلية )منفعلة( وددمة األحباث الفضائية )منفعلة(. غري أن استخدام اخلدمات املنفعلة للمدى 000-275 GHz 1 ال يعين استبعاد استخدامه للخدمات النشيطة. ومت عام 2013 إعداد وإقرار املسألة اجلديدة ITU-R 237/1 "اخلصائص التقنية والتشغيلية للخدمات النشيطة" لتشجيع اإلدارات على دراسة اخلصائص التقنية والتشغيلية للخدمات النشيطة يف املدى 000-275.GHz 1 وإىل جانب اخلصائص التقنية والتشغيلية فإن من املنتظر تنفيذ دراسات تقاسم بني اخلدمات النشيطة واملنفعلة وكذلك بني اخلدمات النشيطة مبا يراعي تلك اخلصائص وفقا للمسألة اجلديدة.ITU-R 237/1 ونظرا إىل التقدم احملرز يف التكنولوجيات األدرية فوق GHz 275 فإن األجهزة والدارات املتكاملة العاملة فوق GHz 275 ستتيح لنا حتقيق تطبيقات متطورة مثل قياس الطيف والتصوير واالدتبار غري التدمريي وكامريا الترياهريتز (THz) ومع أن مزايا مثل هذه الرتددات العالية هي استخدام عرض نطاق فائق االتساع ال ميكن توزيعه يف نطاقات تردد املوجات الصغرية واملوجات املليمرتية فإن هذه املزايا غري مستغلة بعد لتطوير أنظمة السلكية ذات سرعة فائقة. وبغية االستفادة من تقدم التكنولوجيات الترياهريتزية (THz) يف تطبيقات االتصاالت الراديوية فإن من الضروري وامللح فهم االجتاهات التكنولوجية احلالية للخدمات النشيطة يف النطاق فوق.GHz 275 وإىل جانب تقدم التكنولوجيات الترياهريتزية فقد أنشأت جلنة املعايري 802 التابعة ملعهد مهندسي الكهرباء واإللكرتونيات (IEEE) فرقة املهام IEEE 802.15.3d لوضع معيار من معايري IEEE 802 يشمل أيضا طبقة مادية (PHY) تعمل فوق.GHz 275 على أنه مل يتم بعد حتديد مديات الرتددات فوق GHz 275 للخدمات النشيطة كما مل جتر أية توزيعات على أي ددمة يف هذا املدى يف لوائح الراديو. ومن امللح أيضا من الزاوية التنظيمية فهم اخلصائص التقنية والتشغيلية للخدمات النشيطة لتفادي التدادل بني اخلدمات املنفعلة العاملة يف هذا املدى واخلدمات النشيطة اليت سيتم تطويرها ونشرها يف املستقبل القريب. ويقدم هذا التقرير عرضا عاما لالجتاه التكنولوجي لألنظمة النشيطة املدروسة يف النطاق فوق GHz 275 وهو يزمع توفري معلومات تقنية إلعداد دراسات التقاسم والتوافق. والتكنولوجيات اليت يتناوهلا البحث يف هذا التقرير هي يف جماالت االتصاالت الالسلكية الترياهريتزية واالستشعار والتصوير. السمات التيراهيرتزية والخصائص والتطبيقات المعتادة يستند تطوير االتصاالت الالسلكية الترياهريتزية إىل االتصاالت الالسلكية التقليدية وهو مير عرب املوجة الصغرية واملوجة املليمرتية إىل املوجة الترياهريتزية ويف الوقت ذاته فإنه يبدي اهتماما جزئيا باالتصاالت الالسلكية الليزرية. ولن حتل االتصاالت الترياهريتزية حمل اتصاالت املوجة الصغرية والليزر غري أن لالتصاالت الترياهريتزية مزايا فريدة ال متتلكها معظم اتصاالت املوجة الصغرية والليزر. عرض عام لنطاق التردد فوق GHz 275 يشكل النطاق فوق GHz 275 اجلزء الرئيسي من نطاق الترياهريتز. وتشري املوجات الترياهري تزية اليت يطلق عليها أيضا اسم اإلشعاع دون املليمرتي عادة إىل نطاق الرتدد بني 10-0,1 THz وطول املوجة املقابل.mm 3-mm 0,03 ويعرض الشكل 1 موقع نطاق الترياهريتز يف الطيف الكهرمغنطيسي.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 4 1 الشكل موقع نطاق التيراهيرتز في الطيف الراديوي الضوئيات فجوة الترياهريتز اإللكرتونيات األشعة السينية األشعة فوق البنفسجية منطقتا األشعة حتت احلمراء القريبة واملتوسطة مدى الترياهريتز املوجات الصغرية املوجات الراديوية 2.2 خصائص النطاق فوق GHz 275 بسبب صفاته الفريدة فإن للنطاق فوق 275 وهذه اخلصائص الفريدة هي على النحو التايل: GHz (1) (2) (3) (4) (5) السماحية العالية العديد من اخلصائص اخلاصة باملقارنة مع نطاقات الرتدد الراديوي األدرى. تتمتع اإلشارة الراديوية فوق GHz 275 بادرتاق جيد يف العديد من املواد العازلة والسوائل غري القطبية ولذا فهي قادرة على تصوير املواد أو األشياء املعتمةكما ميكن استخدامها يف االدتبار غري التدمريي عند معاينة السالمة أو مراقبة اجلودة. وفضال عن ذلك فإن أطوال موجاهتا أطول من دقائق الغبار أو الرتاب املعلقة يف اهلواء ومثة فقد ضئيل جدا فحسب لإلرسال يف الغبار أو الددان وهلذا ميكن استعماهلا يف التصوير يف البيئة الددانية مثل ميدان اإلنقاذ من احلرائق والبيئة الغبارية الرحيية مثل الصحراء. التوهين السريع في الماء تتسم اإلشارة الراديوية فوق GHz 275 بتوهني شديد يف املاء وهو ما ميكن أن يستخدم يف احلقل الطيب. ومبا أن احملتوى املائي ألنسجة األورام خيتلف ادتالفا شديدا عن داليا األنسجة الطبيعية فإن باملستطاع حتديد مواقع األنسجة السرطانية عرب حتليل احملتوى املائي لألنسجة. السالمة تبلغ الطاقة الفوتونية للترياهريتز أقل من ميين إلكرتون فولط وهو أدىن كثريا من طاقة معظم الروابط الكيميائية. وهلذا فإن الترياهريتز لن تتسبب يف تفاعل تأين كما أهنا تتسم بأمهية حامسة يف الكشف عن العينات البيولوجية وفحوص اجلسم البشري. وفضال عن ذلك فإن للماء تأثري امتصاصي قوي على هذا النطاق. ومبا أن اإلشارة الراديوية ال تستطيع أن خترتق اجللد البشري وأهنا آمنة للناس فإن باملستطاع استخدامها يف الكشف الطيب مثل الكشف عن األمراض اجللدية. االستبانة الطيفية حيتوي نطاق الترياهريتز على معلومات طيفية وافرة مبا يف ذلك املعلومات الفيزيائية والكيميائية. وللعديد من اجلزيئات والسيما اجلزيئات العضوية دصائص قوية للتشتت واالمتصاص يف هذا النطاق. وعرب دراسة اخلصائص الطيفية للمادة يف النطاق املذكور ميكن لنا فهم اخلصائص اهليكلية هلا وحتديد تركيبها وحتليل دصائصها الفيزيائية والكيميائية. االستبانة المكانية العالية يتمتع النطاق فوق GHz 275 باستبانة مكانية أفضل نسبيا من نطاق املوجة الصغرية. ومن الناحية النظرية وبسبب طول املوجة األقصر فإن استبانة تصوير هذا النطاق أعلى من استبانة املوجة الصغرية.
5 التقرير SM.2352-0 ITU-R (6) 3.2 (1) (2) قصر طول الموجة واالتجاهية الجيدة باملقارنة مع املوجة الصغرية فإن الرتدد أعلى وهو ما ميكن أن يستخدمكحامل اتصاالت لنقل قدر أكرب من املعلومات يف وحدة من الزمن. وبفضل قصر طول املوجة واالجتاهية اجليدة فإن النطاق واعد جدا لالستعمال يف بعض سيناريوهات تطبيقات االتصاالت الالسلكية. التطبيقات المعتادة للتيراهيرتز مع تزايد البحوث املتعلقة مبوجة الترياهريتز فإن دصائصها املرموقة تتضح أكثر فأكثر. ويف الوقت الراهن فإن املوجة ما تزال تستخدم أساسا للمراقبة الفلكية ولكن مع قدوم مصادر إشعاع ترياهريتزية عالية القدرة فإن النطاق فوق GHz 275 يظهر آفاقا واسعة ممكنة يف املزيد من التطبيقات. والتطبيقات املعتادة املمكنة هي على النحو التايل: التطبيق في علم الفلك حيتوي اإلشعاع السماوي والقائم بني النجوم معلومات طيفية وافرة والكثري منها يف النطاق فوق GHz 275 مع قدر أقل كثريا من الضوضاء اخللفية. وهلذا جاءت أنشطة البحث والتطوير بشأن النطاق املذكور من علم الفلك منذ البدايات األوىل. وإىل جانب تلسكوب األشعة حتت احلمراء وتلسكوب هابل الفضائي فقد مت ادرتاع التلسكوب الراديوي الترياهريتزي لدراسة احلالة الفيزيائية املعقدة للسحاب ما بني النجوم يف اجملرة مبا يف ذلك أضخم تلسكوب ملنطقة األشعة حتت احلمراء البعيدة يف العامل. التطبيق في كشف الجزيئات مثة حركة لكل املواد ورغم أن األشياء تبدو ساكنة فإن لرتكيبها اجلزيئي الدادلي حركة سريعة وطاملا هناك حركة فهناك إشعاع. وميتلك اإلشعاع الكهرمغنطيسي تردده املتذبذب اخلاص أو طول موجته الذي يطلق عليه اسم "طيف البصمة". و معظم "بصمات" اجلزيئات هي يف نطاق األشعة حتت احلمراء والنطاق فوق GHz 275 وميكن استخدام ليزر أشباه املوصالت الترياهريتزي لكشف اإلشعاع الذي تسببه ذبذبات اجلزيئات الصغرية اليت يتعذر على األشعة حتت احلمراءكشفها. (3) (4) التطبيق في التفتيش األمني مبا أن الغالبية العظمى من املستويات الدورانية اجلزيئية للمتفجرات واملخدرات هي يف املنطقة الترياهريتزية فإن مبقدور القياس الطيفي لنطاق الترياهريتز أن جيري عمليات تفتيش مأمونة للجسم البشري حبثا عن املتفجرات واملخد رات واجلزيئات الضخمة البيولوجية واألسلحة والبضائع احملظورة األدرى. وعلى دالف التكنولوجيا القائمة لألشعة السينية والتصوير باملوجات فوق الصوتية فإن مبقدور القياس الطيفي والتصوير ال توفري شكل الشيء فحسب بل ومقارنة املعلومات الطيفية املقيسة مع املكتبة القائمة للطيف الترياهريتزي اخلطر لتحديد دصائص املادة. وإىل جانب ذلك ومع الطاقة املنخفضة للغاية فإن املوجة لن تنتج تأينا ضارا باألنسجة البيولوجية. ولذلك ومقارنة مع أوجه قصور األشعة السينية اليت ميكن أن تلحق األذى باجلسم البشري ويتعذر علىكواشفها املعدنية الكشف عن املواد غري املعدنية فإن للتكنولوجيا الترياهريتزية آفاق تطبيق جيدة يف التفتيش األمين. التطبيق في الطب البيولوجي ميكن للجزيئات القطبية مثل املاء أو األوكسجني أن متتص بسهولة األشعة الراديوية فوق GHz 275 وللجزيئات املختلفة طيف امتصاص متباين. وعرب استخدام هذه اخلطوط الطيفية وتكنولوجيا التصوير فإن باإلمكان إجراء تشخيص لآلفات املبكرة النامجة عن سرطان اجللد واألنسجة السطحية األدرى. ويف العمليات اجلراحية فإن نظام التصوير الترياهريتزي يستخدم يف الغالب للكشف عن استئصال السرطان يف الوقت الفعلي وميكن هلذه الطريقة أن تنتج صورا لألنسجة الناعمة أشد وضوحا من التصوير فائق الصوت. وفضال عن ذلك فإن مبقدورنا استخدام نظام القياس الطيفي الترياهريتيزي يف النطاق الزمين (THz-TDS) لدراسة اجلزيئات الضخمة البيولوجية اليت يقع مستوى طاقة الذبذبة اجلزيئية أو املستويات الدورانية فيها يف منطقة الترياهريتز مث توفري اإلرشاد إلنتاج العقاقري والبحوث الطبية.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 6 (5) (6) 3 التطبيق في ميدان االتصاالت الالسلكية يقع النطاق فوق GHz 275 يف املوقع االنتقايل من البصريات إىل اإللكرتونيات ويتمتع على حد سواء خبصائص اتصاالت املوجة الصغرية واملوجة الضوئية إىل جانب طبيعته الذاتية. وقبلكل شيء ومع التطور السريع يف االتصاالت فإن االتصاالت التقليدية للموجة الصغرية تواجه صعوبة يف تلبية متطلبات االتصاالت الالسلكية عريضة النطاق ذات السرعة العالية يف حني أنه بسبب املعدل العايل إلرسال البيانات وعرض نطاق الطيف الواسع فإن هذا النطاق ميكن أن يغدو قوة حمتملة لالتصاالت الالسلكية املستقبلية. ومن جهة أدرى فإن للموجة الضوئية توهني إرسال ضخم يف الغبار واجلدران واملواد البالستيكية واملالبس واملواد األدرى غري املعدنية أو املواد غري القطبية. ومبقدور النطاق فوق GHz 275 أن خيرتق هذه املواد بتوهني منخفض مما جيعله قادرا على االدرتاق بشكل جيد يف بيئة قاسية. على أن هلذا النطاق نقائصه أيضا وأشد هذه النقائص فتكا أن باستطاعة اجلزيئات القطبية امتصاصه بسهولة يف الغالف اجلوي ولذلك فإن توهينه يف هذا الغالف قوي نسبيا وال سيما يف األيام املطرية. وقررت هذه اخلصائص أن باإلمكان أساسا استخدام النطاق املذكور يف االتصاالت الكوكبية املستقبلية واالتصاالت املتنقلة األرضية ذات النطاق العريض واملدى القصري ويف البيئات القاسية مثل املنادات اجلافة أو العابقة بالددان أو يف أرض املعركة. التطبيق في الرادار تتمتع تطبيقات املوجة الترياهريتزية يف ميادين الرادار والتعرف على األهداف والشعيالت واملوجهات الدقيقة بآفاق حمتملة. وباالستفادة من مزايا املوجة الترياهريتزية مثل التوجيهية اجليدة وتركيز الطاقة فإن بإمكاننا أن نصنع رادارات عالية االستبانة ورادارات تتبع ذات زاوية ارتفاع منخفضة. وبفضل التصوير عرب املواد فإن مبقدورنا كشف األشياء املخبأة حتت األغطية أو يف الددان. وباالستناد إىل ميزة ادرتاق الغبار والددان فإنه ميكن إنتاج نظام مالحي لكافة األجواء ويغدو عندها باإلمكان توجيه الطائرات عند هبوطها يف الضباب. وتعترب موجة الترياهريتز ذات نطاق عريض باملقارنة مع نطاقات املوجات األدرى وهكذا فإن هلا مدى ترددات أوسع باملقارنة مع نطاق التكنولوجيا اخلفية املستخدمة هذه األيام حبيث ميكن للرادار ذي النطاق فائق العرض الذي يستخدم املوجة الترياهريتزيةكمصدر لإلشعاع أن يلتقط صورة الطائرات اخلفية. معلومات تنظيمية مت تعديل الرقم 565.5 من لوائح الراديو للتحديد لالستخدام من جانب اإلدارات لتطبيقات اخلدمات املنفعلة مثل ددمة الفلك الراديوي وددمة استكشاف األرض الساتلية )املنفعلة( وددمة األحباث الفضائية )املنفعلة( يف مؤمتر WRC-12. وي عرض أدناه الرقم 565.5 من لوائح الراديو )طبعة عام 2012(: GHz 3 000-275 التوزيع على الخدمات اإلقليم اإلقليم )غري موزع( 3 اإلقليم 2 565.5 1 3 000-275 حتدد نطاقات الرتدد التالية يف املدى ددمة الفلك الراديوي: GHz 1 000-275 الستعمال اإلدارات ألغراض تطبيقات اخلدمات املنفعلة: GHz و 510-453 GHz و 442-426 GHz و 424-388 GHz و 371-327 GHz 323-275 و 711-623 GHz و 909-795 GHz و 945-926 GHz ددمة استكشاف األرض الساتلية )املنفعلة( وددمة األحباث الفضائية )املنفعلة(: GHz و 306-296 GHz 286-275 و 356-313 GHz و 365-361 GHz و 392-369 GHz و 399-397 GHz و 411-409 GHz و 434-416 GHz و 467-439 GHz و 502-477 GHz و 527-523 GHz و 581-538 GHz و 630-611 GHz و 654-634 GHz و 692-657 GHz و 718-713 GHz و 733-729 GHz و 754-750 GHz و 776-771 GHz و 846-823 GHz و 854-850 GHz و 862-857 GHz و 882-866 GHz و 928-905 GHz و 956-951 GHz و 973-968 GHz و 990-985.GHz 565.5 - -
7 التقرير SM.2352-0 ITU-R وال حيول استعمال املدى 000-275 GHz 1 من جانب اخلدمات املنفعلة دون استعمال هذا املدى من جانب اخلدمات النشيطة. وحتث اإلدارات اليت ترغب يف إتاحة الرتددات يف املدى 000-275 GHz 1 ألغراض تطبيقات اخلدمات النشيطة على اختاذ كل التدابري املمكنة عمليا حلماية هذه اخلدمات املنفعلة من التدادالت الضارة إىل حني وضع جدول توزيعات نطاقات الرتدد يف املدى الرتددي 000-275 GHz 1 املذكور أعاله. وجيوز للخدمات النشيطة واملنفعلة على السواء أن تستخدم مجيع الرتددات يف املدى (WRC-12).GHz 3 000-1 000 4 1.4 االتصاالت الالسلكية التيراهيرتزية هناك عدد من أنشطة البحوث على أنظمة االتصاالت الالسلكية ذات النطاق العريض الفائق يف نطاق الرتدد فوق.GHz 275 وترمي بعض البحوث إىل التوصل إىل أنظمة اتصاالت السلكية فائقة السرعة ذات سطوح بينية مع اإلثرنت ذات معدل إرسال يبلغ Gbit/s-40 وGbit/s-100. ونتيجة مقدرة اإلرسال العايل القدرة وفقد االنتشار الواسع لوصالت االتصاالت اليت تستخدم تكنولوجيات الترياهريتز فإن مبقدور هذه الوصالت أن تعمل بوصفها وصالت نفاذ امليل األدري. وقد قامت منظمات البحث والتطوير بعرض العديد من االدتبارات باستخدام تردد فوق.GHz 275 حالة االستخدام المحتمل ألنظمة االتصاالت التيراهيرتزية عند دراسة حاالت استخدام االتصاالت الترياهريتزية فإنه ينبغي النظر يف النقاط احملددة التالية: 1.1.4 استخدم عرض نطاق الرتدد فائق العرض. احتمال تصاغر اهلوائي واجلهاز. االجتاهية العالية والفقد الواسع لالنتشار يف الفضاء احلر )طول املوجة أقل من 5/1 من نطاق GHz 60 ومع أن فقد االنتشار يف الفضاء احلر يعادل 25 مرة أو أكثر فإنه يعوض خبصائص هوائي الكسب العايل(. تطوير تكنولوجيا تصنيع مثل ما يتعلق باملذبذبات ومضخمات القدرة وهوائيات توجيه احلزمة. اتصاالت الجوار الفائق بين الرقاقات ولوحات الدارات يعرض الشكل 1 حالة استخدام اتصاالت اجلوار الفائق بني الرقاقات ولوحات الدارات. ومن املنتظر أن يؤدي الوصل الالسلكي لألجزاء ولوحات الدارات إىل إلغاء األسالك ومصاغرة الطبقات التحتية واألجهزة. ويبني اجلدول 1 املتطلبات املعتادة حلالة االستخدام هذه. وتلخص هذه املتطلبات بأن مسافات االتصاالت عند تنفيذ الدارات املتكاملة و/أو ترقيد الطبقات التحتية للدارات املتكاملة املنفذة يف الغالف ذاته سترتاوح بني بضعة مليمرتات وبضعة عشرات من السنتيمرتات. وفيما يتعلق بسرعة اإلرسال فقد حددت سرعة قدرها Gbit/s 10 من أجل املنفذ التسلسلي العام USB3.1 أما بالنسبة للمنفذ PCIExpress 4.0 فقد مت تنميط سرعة نقل لطبقة وصالت البيانات عند Gbit/s 32 = GB/s 4 )ثنائية االجتاه( وباإلضافة إىل ذلك فقد جرى حتديد ما يصل إىل )Tbps )2 GB/s 256 = 64 GB/s 4 وهو ما يصل يف جمموعه إىل 64 ممرا. ويف حني أن من غري الضروري على الدوام مساندة اتصاالت تتجاوز التريابت يف الثانية فإنه مع االتصاالت بني الرقاقات وبني لوائح الدارات اليت تستخدم االتصاالت الترياهريتزية فإن األمر سيتطلب إرسال بسرعة فائقة تتجاوز على األقل بضعة عشرات من اجليغابت/ثانية.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 8 وفيما يتصل ببيئة االنتشار فإن من الضروري دراسة اتصاالت دط البصر ودارج دط البصركنموذج جوار أو جوار فائق يف األغلفة والذي يفرتض غالفا معدنيا مرتافقا مع موجات عاكسة قوية. ومن الضروري النظر يف تأثري املسريات املتعددة بني األجهزة املرتبة يف اجلوار الفائق واملسريات املتعددة عرب اجلدران الدادلية لغالف اجلهاز من دالل ادرتاق املوجات الترياهريتزية للطبقات التحتية. 2 الشكل استخدام اتصاالت الجوار الفائق بين الرقاقات ولوحات الدارات اتصاالت الجوار الفائق بيم لوحات الدارات اتصاالت الجوار الفائق بين الرقاقات 1 اجلدول مسافة االتصاالت سرعة البيانات بيئة االنتشار معدل اخلطأ املطلوب يف البتات المتطلبات المعتادة بضعة مليمرتات إىل بضعة سنتيمرتات )جوار فائق إىل جوار( بضعة عشرات من اجليغابت/ثانية جوار فائق يف الغالف ومنوذج اجلوار )دط البصر/دارج دط البصر( 9-10 2.1.4 مزامنة المحتويات مع السحاب عبر اتصاالت المدى القريب يعرض الشكل 3 حالة استخدام ملزامنة احملتويات مع السحاب عرب اتصاالت املدى القريب. وقد شهدت اخلدمات اليت تستخدم السحاب مؤدرا زيادة سريعة إىل جانب ددمات التنسيق بني اهلواتف الذكية املتزايدة بسرعة والسحاب. وتندرج ددمة التخزين السحايب ضمن اخلدمات السحابية اليت تتوىل ختزين الصور واللقطات الفيديوية على هاتف املستخدم عرب شبكة دون أن يكون املستخدم واعيا بعملية املزامنة هذه. على أن االتصاالت الرزمية املستخدمة ألنظمة اجليل الثالث والتطور طويل األمد اليت تستعملها اهلواتف الذكية يف املزامنة املتكررة للمحتويات يف السحاب دون وعي املستخدم بذلك تؤدي إىل زيادات غري منتظرة يف استهالك البطاريات. وتفرتض حالة االستخدام هذه أنه باإلضافة إىل وظيفة شحن الدارات املتكاملة عند بوابات البطاقات املؤمتتة يف حمطات القطارات فإن مبقدور املستخدمني امتالك أجهزة ذكية جمهزة بوظيفة االتصاالت الترياهريتزية. وعند عبورك بوابة بطاقات يف حمطة للقطارات يف طريقك إىل املكتب أو املدرسة فإن مزامنة احملتويات يف الوقت نفسه من دالل االتصاالت الترياهريتزية سيؤدي إىل كبح استهالك البطاريات. ويوضح اجلدول 2 املتطلبات املعتادة حلاالت االستخدام هذه. ومع أن مسافة االتصاالت أقل من بضعة سنتيمرتات فإنه ملزامنة حجم بيانات أو حمتوى فعال دالل برهة وجيزة تقل عن ثانية واحدة فإن من احملبذ جعل سرعة االتصاالت أسرع ما ميكن. وهلذه الغاية وباإلضافة إىل سرعة االتصاالت فإن من الضروري أيضا تطوير نظام لالستيقان واالنتساب يتيح أن يكون الوقت الالزم إلرساء وصلة
9 التقرير SM.2352-0 ITU-R االتصاالت قصريا جدا. ومن جهة أدرى وحىت لوكان باملستطاع أن تتجاوز سرعة اتصاالت املدى القريب الترياهريتزية Gbit/s 100 فإن من الضروري التحقق مما إذا كانت سرعة قراءة وكتابة التخزين اليت يفرتض أن تكون اهلواتف الذكية املستعملة يف حاالت االستخدام هذه جمهزة هبا تتوافق مع مثل هذا اإلرسال عايل السرعة. وكمثال واحد على ذلك فإن سرعة قراءة وكتابة أقراص احلالة الصلبة (SSD) اليت يقال إهنا األسرع يف العامل حاليا هي حنو (. Gbit/s )4 Mbytes/s 500 كما أن من املفرتض أن بيئة االنتشار ستكون منوذج جوار بني األجهزة وهو ما ينطبق فقط على دط البصر. وتدعو احلاجة إىل دراسة ما إذاكانت االنعكاسات متعددة املسريات بني األجهزة يف اجلوار ستؤثر على نقل البيانات. 3 الشكل حالة استخدام مزامنة المحتوى مع السحاب من خالل اتصاالت المدى القريب مركز بيانات )مزود خدمات سحابية( مزامنة المحتوى/تحميل/تنزيل عقدة شبكة مع وظيفة تخزين مؤقت اتصاالت المدى القريب )أقل من بضعة سنتيمترات( 2 اجلدول مسافة االتصاالت سرعة البيانات بيئة االنتشار معدل اخلطأ املطلوب يف البتات المتطلبات المعتادة ما يصل إىل بضعة سنتيمرتات )جوار( Gbit/s 4 بضعة عشرات اجليغابتات/ثانية منوذج اجلوار بني األجهزة )دط البصر( 12-10 3.1.4 االتصاالت الالسلكية بين المخدمات داخل مركز للبيانات يعرض الشكل 4 حالة استخدام االتصاالت الترياهريتزية بني املخدمات دادل مركز للبيانات. وقد شهدت الفرتة األدرية تزايدا سريعا يف اخلدمات اليت تستخدم السحاب مما أدى إىل التعجيل بوترية بناء مراكز البيانات. وبصفة عامة ميكن العثور على العديد من رفوف املخدمات اجملهزة مبخدمات خمتلفة مبا يف ذلك التخزين واملبدالت املتعددة يف مراكز البيانات ومن احملبذ جعل األسالك بني املخدمات ضمن رفوف اخلدمات والربط بني الرفوف غري سلكي. ويوضح اجلدول 3 املتطلبات املعتادة حلالة االستخدام هذه. وترتاوح مسافات االتصاالت بني بضعة سنتيمرتات بافرتاض ترتيب التوصيل بني املخدمات عموديا ضمن رفوف املخدمات وبضعة أمتار بافرتاض التوصيل بني الرفوف. وفيما يتصل ببيئة االنتشار فإن من الضروري النظر يفكل من دط البصر ودارج دط البصر وهو ما يفرتض منوذجا مكتبيا تستخدم فيه مواد بناء ذات نفاذية منخفضة نسبية )انعكاسية عالية( ولكن إذا تصورنا حالة داصة يستعاض فيها عن رف املخدم املوضوع بالقرب من سطح اجلدار والتوصيالت الكبلية بني األلواح بوصلة اتصاالت ترياهريتزية فإنه ميكن تطبيق منوذج ذي شعاعني بني األلواح اخللفية.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 10 4 الشكل االتصاالت الالسلكية بين المخدمات داخل مركز للبيانات وصلة السلكية تيراهيرتزية بين المخد مات 3 اجلدول مسافة االتصاالت سرعة البيانات بيئة االنتشار معدل اخلطأ املطلوب يف البتات المتطلبات المعتادة بضعة سنتيمرتات- بضعة أمتار )جوار( بضعة عشرات اجليغابتات/ثانية بضعة مئات اجليغابتات منوذج مكتيب/منوذج املوجتني )دط البصر/دارج دط البصر( 12-10 4.1.4 التوصيل الالسلكي المباشر/غير المباشر إن الوصلة املباشرة هي توصيلة بني حمطة قاعدة وعنصر شبكة أشد مركزية أما الوصلة غري املباشرة فهي وصلة بني مراقب املعدات الراديوية حملطة قاعدة ورأس راديوي بعيد )وحدة الراديو(. وقد تؤدي املزيد من التطورات مثل النشر الواسع للخاليا الصغرية وتنفيذ اإلرسال التعاوين متعدد النقاط (CoMP) و/أو شبكات النفاذ الراديوي السحايب (C-RAN) إىل زيادة معدالت البيانات املطلوبة للتوصيل غري املباشر أو التوصيل املباشر أو لكليهما. وينبغي اإلدراك بأن هذه الوصالت اليت تستخدم وصالت السلكية قد تكون جذابة يف احلاالت اليت ال تتوافر فيها وصالت ليفية. ويف بعض احلاالت اليت تدعو فيها احلاجة إىل عدة عشرات من اجليغابتات فإن نطاق الرتدد الترياهريتزي قد يبدو حال جذابا. ويف البيان العملي املوصوف يف املرجع 1 فقد مت حتقيق معدل بيانات قدره Gbit/s 24 على امتداد مسافة وصلة قدرها.km 1 4 اجلدول مسافة االتصاالت سرعة البيانات بيئة االنتشار معدل اخلطأ املطلوب يف البتات m 500 إىل ما يصل إىل دارج املباين غري متوافر المتطلبات المعتادة km 1 Gbit/s 100 5.1.4 الشبكة المحلية الالسلكية التيراهيرتزية (THz WLAN) يعرض الشكل 5 حالة شبكة حملية السلكية ترياهريتزية.(WLAN) ومع تطور تكنولوجيا االتصاالت الالسلكية فإن الشبكات احمللية الالسلكية تضطلع بدور أشد أمهية يف احلياة البشرية فهي حترر الناس من قيود األسالك. ويف الوقت احلاضر وعلى غرار اإلنرتنت
11 التقرير SM.2352-0 ITU-R وشبكات االتصاالت املتنقلة فإن الشبكات احمللية الالسلكية قد أضحت وسيلة هامة إلرسال املعلومات وهي مستخدمة على نطاق واسع يف املطارات واملكاتب واملطاعم واملنازل وما إليها. والقيمة األسية لرتدد الترياهريتز هي 4-1 وهو ما يزيد عن املوجة الصغرية وميكن ملعدل بياناته أن يبلغ.Gbit/s 10 وبالنظر إىل دصائص السرعة العالية والنطاق العريض واهليكل املدمج واحلجم الصغري واخنفاض الضرر اإلشعاعي ومقاومة الشبكات احمللية الالسلكية الترياهريتزية الشديدة للتدادل فإن باملستطاع استخدامها يف تطبيقات مدنية وعسكرية مثل اهلواتف الفيديوية عالية اجلودة واملؤمترات الفيديوية واأللعاب الثالثية األبعاد احلقيقية وما إىل ذلك. 5 الشكل حالة استخدام شبكة محلية السلكية تيراهيرتزية مرسل ومستقبل تيراهيرتزيان 5 اجلدول مسافة االتصاالت سرعة البيانات بيئة االنتشار معدل اخلطأ املطلوب يف البتات المتطلبات المعتادة بضعة عشرات من األمتار بضعة ميغابتات/ثانية إىل بضع عشرات من امليغابتات/ثانية مكاتب مطارات مطاعم 6-10 1 2.4 تكنولوجيات المستقبالت التيراهيرتزية مستقبل 1.2.4 GHz 300 يستخدم الدارات المتكاملة للموجات الصغرية األحادية (MMIC) يعرض الشكل 6 خمططا إمجاليا للهيكل العام لوحدة مرسل. وقد مت تركيب هوائي بوقي قطري ومضخم قدرة ومشكل ومضاعف يف حزمة معدنية لدليل املوجة. ويقوم املضاعف مبضاعفة ناقل GHz 75 املتولد عن املذبذب احمللي ويتم تزويد املشكل بإشارات.GHz 20 ولتقييم وحدة اإلرسال يتم تشكيل نظام تقييم برتكيب وحدة مرسل للقيام بالتقييم. وتتألف وحدة املرسل من هوائي بوقي معياري )24 )dbi ووحدة دليل موجة جمهزة بصمام ثنائي حاجز.Schottky ويبني الشكل 7 طيفا مقيسا إلشارة التشكيل ASK بسرعة (GHz (300 Gbit/s 20 عند مطراف درج مضخم القدرة. ولوحظت إشارة تشكيل عند تردد مركزي قدره GHz 20-/+GHz 300 من طيف درج املشكل على النحو املعروض يف الشكل 8.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 12 6 الشكل مخطط إجمالي لوحدة المرسل الهوائي البوقي الحزمة المعدنية لدليل الموجة مضخم قدرة مشكل مضاعف وحدة اإلرسال مخطط عين إلشارة 7 الشكل Gbit/s 20 لوحدة المرسل
الشدة النسبية (db) 13 التقرير SM.2352-0 ITU-R 8 الشكل طيف خرج مضاعف القدرة عرض نطاق االستبانة MHz 2 = (RBW) 2.2.4 ويطرح املرجع 1 هنجا آدر باستخدام تقنية MMIC حيث يعرض مرسل اتساع رباعي ذي توافقية فرعية يعمل يف النطاق. GHz 240 كما أن دصائص املرسل مدرجة يف املرجع 1. ومع أن الرتدد احلامل مع هذا احلل يقل عن GHz 275 فإن املعلومات تعطي بعض التلميحات عن دصائص املرسل املستجيب الذي ميكن توقع أن يكون يف املدى األدىن لرتدد الترياهريتز. ويعرض املرجع 2 نظام اتصاالت السلكي يعمل يف النطاق GHz 237,5 وقادر على توفري معدل بيانات قدره Gbit/s 100 على امتداد مسافة تبلغ m. 20 ويف حني أنه على جانب املستقبل فإن التكنولوجيا ذاهتا تستخدم على النحو املوصوف يف املرجع 1 يتم تطبيق هنج ضوئي على املرسل باستعمال صمام ثنائي ضوئي حامل مرحتل واحد والذي يتم بعد ذلك بث اخلرج منه باستخدام هوائي مركز للحزمة. مرسل مستقبل GHz 300 يستخدم صمام ثنائي نفقي رنيني (RTD) إن املذبذب هو ما يطلق عليه اسم الصمام الثنائي النفقي الرنيين (RTD) الذ ي يتذبذب بفولطية احنياز مناسبة للتيار املستمر. وعرب تغيري فولطية االحنياز يتم تشكيل اإلشارة الناقلة GHz 300 على أهنا تشغيل وإيقاف رهنا باتساع فولطية االحنياز. وبالنسبة للمستقبل ي ستخدم مستقبل كشف مباشر على النحو املعروض يف الشكل 9. وكان معدل البتات األقصى هو Gbit/s 1,5 وحلت تكنولوجيات الصمامات الثنائية حمل إرسال إشارات التلفزيون عايل الوضوح غري املضغوطة. وقد جرت الربهنة أيضا على أن باملستطاع تشغيل الصمام النفقي الرنيين ككاشف ذي حساسية عالية. ومتت الربهنةكذلك على إرسال دال من األدطاء بسرعة Gbit/s 2,5 عند GHz 625 باستخدام مضاعف تردد للمرسل. (GHz) التردد
مقسم تردد مزدوج التقرير SM.2352-0 ITU-R 14 9 الشكل مخطط إجمالي لوصلة السلكية باستخدام تكنولوجيات الصمامات الثنائية صمام حاجز Schottky تردد راديوي صمام نفقي رنيني ذي هوائي مدمج صمام تردد النطاق األساسي مضخم أولي هوائي انحياز التيار المستمر مضخم الحد إشارة نطاق أساسي مزال تشكيلها تردد النطاق األساسي مولد مخطط النبض 3.2.4 الشبكة المحلية الالسلكية THz-0,34 المستندة إلى المعيار IEEE802.11 يعرض الشكل 10 خمطط الشبكة احمللية الالسلكية THz-0,34 املنفذة بطرق مرسل مستقبل لالتصاالت الالسلكية THz-0,34 املستندة إىل تكنولوجيا إلكرتونيات أشباه موصالت احلالة الصلبة وعلى جهاز شبكة حملية السلكية يرتكز إىل املعيار.IEEE802.11 وميكن أن تصل بيانات سرعة الشبكة احمللية الالسلكية THz-0,34 إىل Mbit/s 6,536 على مدى m 50 ويقل فيها معدل اخلطأ يف البتات عن -6 10. وترسى طبقة التحكم بنفاذ الوسيط والطبقة املادية اجلزئية عرب وحدة السلكية جتارية للمعيار IEEE802.11 تعمل عند GHz 4,2 بسرعة.Mbit/s 150 وميكن حتريك احلامل GHz 2,4 إىل GHz 16,8 باستخدام مازج. ويتم تلقي إشارة احلامل GHz 16,8 من جانب طرف املرسل املستقبل للشبكة احمللية الالسلكية THz-0,34 وحترك إىل THz 0,34 مث ي طلق اهلوائي إشارة.THz 0,34 وإذا ما تلقى طرف املرسل املستقبل ل THz 0,34 إشارة فإنه حيوهلا إىل إشارة أدىن تبلغ GHz 2,4 ويرسلها إىل جهاز السلكي باالستناد إىل املعيار.IEEE802.11 10 الشكل مخطط عقدة الشبكة المحلية الالسلكية THz-0,34 محول الطور األول إرسال وحدة التحكم وحدة القدرة انحياز المضاعف هوائي قرني محول الطور الثاني استقبال شبكة محلية السلكية وحدة شبكة محلية السلكية للمعيار IEEE802.11a/b/g
15 التقرير SM.2352-0 ITU-R ويعرض الشكل 11 اجلانب األمامي من مرسل مستقبل THz-0,34 والذي يتألف من مرشح ذي جتويف THz-0,34 ومازج توافقي THz-0,34 وسلسلة مزدوجة الرتدد THz-0,17 ودارة احنياز تغذية. ويعترب املازج التوافقي THz-0,34 أهم وحدة يف اجلانب األمامي من املرسل املستقبل ويستند مبدأ عمله على تأثري الفولطية-التيار غري اخلطي لصمام ثنائي schottky مضاد التوازي.(I-V) وتوفر السلسلة املزدوجة الرتدد THz-0,17 ذات اهليكل التوافقي 8 إشارة ذبذبة للمازج التوافقي THz-0,34 الذي يتألف من مضاعف مزدوج الرتدد للنطاق Q ومضخم للنطاق Q ومقسم قوة للنطاق Q ومضاعف مزدوج الرتدد للنطاق W وموهن قابل للتعديل للنطاق W ومضخم للنطاق W ومضاعف مزدوج الرتدد للنطاق G وما إىل ذلك.كما أنه يتضمن دارة مضاعفة مزدوجة الرتدد بثالث درجات ومضخم حتريك بدرجتني. THz-0,34 11 الشكل الجانب األمامي من شبكة محلية السلكية املستقبل اهلوائي الكسب موهن قابل للتعديل موهن قابل للتعديل املرسل نطاق التمرير مضاعف النطاق w مضاعف النطاق w اهلوائي الكسب مقسم قدرة سلسلة مضاعف الذبذبة المنخفضة مذبذبات رنني عازلة الرتدد القدرة 5 1.5 االستشعار والتصوير متتلك املوجات الترياهريتزية نفاذية مواد معتدلة واستبانة مكانية جيدة إىل جانب دصائص فريدة ال تتمتع هبا نطاقات الرتدد الكهرمغنطيسية األدرى مثل بصمة طيف الكواشف ومتييز احلمض النووي ذي الطاقة الواحدة والطاقتني وفرق امتصاص املاء واجلليد واحلساسية جتاه شوائب أشباه املوصالت وفضال عن ذلك فإن املوجات الترياهريتزية آمنة أيضا بالنسبة للجسم البشري. وبناء على هذه الوقائع فإن من املنتظر نشوء طائفة واسعة من تطبيقات االستشعار والتصوير. جي مل اجلدول أسلوب توليد التيراهيرتز 6 العالقة بني أساليب توليد الترياهريتز وتكنولوجياهتا.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 16 6 اجلدول أساليب توليد التيراهيرتز وتكنولوجياتها طريقة التوليد إثارة ضوئية ذات نبضة فائقة القصر تكنولوجيا التوليد هوائي موصل للضوء المادة الوظيفة نظام القياس الطيفي الترياهريتزي يف النطاق الزمين THz-TDS عملية يف ظل درجة حرارة الغرفة طول موجة متغاير عملية يف ظل درجة حرارة الغرفة LT-GaAs ZGP GaSe GaP GaAs PPLN OP-GaAs BD-GaAs LT-GaAs InP/InGaAs بصريات غري دطية مزج احلزم الليزر توليد الرتدد التفاضلي املعلمي موصل ضوئي UTC-PD عملية يف ظل درجة حرارة الغرفة عرض دط ضيق عملية يف ظل درجة حرارة قرية طول موجة ثابت عملية يف ظل درجة حرارة الغرفة GaAs/AlGaAs InGaAs-AlInAs/InP Si InP GaAs AlAs/GaInAs/AlAs mhemt HEMT HBT phent QCL إلكرتونيات احلالة الصلبة RTD IMPATT Gunn أنبوب إلكرتوين شبه موصل مركب طول موجة متغاير عملية يف ظل درجة حرارة الغرفة Gyrotron BWO (1) اإلثارة الضوئية ذات النبضة فائقة القصر يعترب هذا األسلوب األكثر شيوعا يف الوقت احلاضر للتوليد النبضي للترياهريتز. وعرب اإلثارة الضوئية للبلور غري اخلطي (NLC) وهوائي موصل للضوء (PCA) وأشباه املوصالت واملوصالت الفائقة وما إليها وباستخدام ليزر نبضي فائق القصر تبلغ مدته حنو فيمتوثانية فإن باملستطاع إحداث تشكيالت تيار موصلة للضوء تقل مدهتا عن بيكوثانية ضمن أشباه املوصالت وباإلمكان توليد نبضة بصرية ترياهريتزية عريضة النطاق باستخدام استقطاب غري دطي ثانوي يستعمل وسيطا غري دطي وغري رنان. وي ستعمل هذا األسلوب على نطاق واسع يف نظام القياس الطيفي الترياهريتزي يف النطاق الزمين.(THz-TDS) ولنظام THz-TDS نسبة عالية لإلشارة إىل الضوضاء )نسبة )S/N باملقارنة مع مقياس طيف األشعة حتت احلمراء البعيدة لتحويل فورييه الذي يستخدم مصدر ضوء حراري تقليدي وهو يطبق يف قياس الطيف الترياهريتزي والتصوير وما إىل ذلك. ورغم أنه يتعني ادتيار اهليكل والرتكيب البللوري وطول موجة اإلثارة الليزرية على التوايل من أجل هيكل اهلوائي املوصل للضوء وأشباه املوصالت والبللور غري اخلطي فإنه نتيجة اإلجنازات األدرية يف ميدان تكنولوجيا الليزر النبضي ذات النبضة فائقة القصر وعرب استعمال مضخم متجدد لتوليد ضوء بنبضة عالية القوةكضوء إثارة فإن باملستطاع استخالص قوة حقلكهربائي عالية. (2) البصريات غير الخطية يتوزع هذا األسلوب إىل صنفني مها التوليد املعلمي وتوليد الرتدد التفاضلي.(DFG) ويشتمل التوليد املعلمي على حتويل طول املوجة من دالل البوالريتونات الفونونية ضمن البللورات غري اخلطية مثل.LiNbO3 وهو يتضمن طول موجة قابل للتوليف وعملية يف ظل درجة حرارة الغرفة و باملستطاع مصاغرة حجم مصدر الضوء من احلجم املكتيب إىل حجم اليد إىل جانب مصاغرة ليزرات اإلثارة. وقد أمكن مؤدرا استخالص نبضة ترياهريتزية بقوة ذروية تتجاوز kw 1 وهو ما يشابه القيم املستخلصة باستخدام الليزر ذي اإللكرتونات احلرة.(FEL) ومن جهة أدرى فإن توليد الرتدد التفاضلي (DFG) هو توليد تردد تفاضلي باستخدام تأثري بصري غري دطي ثانوي لبللورات غري دطية. ويف السنوات األدرية أفادت التقارير عن أساليب توليد بالبللورات العضوية مثل DAST وBNA ومن حيث قوة التوليد فقد أبلغ عن درج ميليواط باستخدام توليد الرتدد التفاضلي دادل التجاويف.
أ) 17 التقرير SM.2352-0 ITU-R (3) (4) (5) (6) 2.5 المزج الضوئي الليزر من دالل حقن ضوء ليزري مزدوج طول املوجة يف جهاز موصل ضوئي أو صمام ثنائي ضوئي يتم توليد موجة ترياهريتزية وهي تردد تفاضلي بصري باستخدام التحويل الكهرضوئي عرب املزج الضوئي. وبالنسبة للصمام الثنائي الضوئي فإنه ميكن توليد ضوء ترياهريتزي يتجاوز THz 1 بفضل الصمام الثنائي الضوئي احلامل املرحتل الواحد (UTC-PD) الذي ميتلك دصائص السرعة العالية واخلرج العايل. ميتلك الليزر الشاليل الكمي (QCL) هيكال متطبقا مع مواد أشباه املوصالت الرتفاعات حواجز طاقة خمتلفة يف الثخانة النانومرتية وحيقق التذبذب الليزري عرب االنتقال بني النطاقات الفرعية. ومع أنه من حيث املبدأ فإن ذلك سيشكل عرضا دطيا ضيقا للغاية فإنه عمليا يقتصر على العمليات منخفضة احلرارة )تبلغ درجة حرارة العمل القصوى من دالل التحريك النبضي K(. 200 على أن قوة اخلرج عند تردد يتجاوز THz 1 ضخمة نسبيا. إلكترونيات الحالة الصلبة جرى تقليديا تطوير هذه اإللكرتونيات كأجهزة للموجة الصغرية أو املوجة املليمرتية. وتستخدم صمامات غان الثنائية االنتقال بني األودية حيث إن هلا نطاقات توصيل ذات كتل فعالة خمتلفة وتعترب الصمامات الثنائية للوقت االنتقايل االهنيارية وذات تأين األثر (IMPATT) والصمامات الثنائية للوقت االنتقايل ذات احلقن النفقي (TNNETT) صمامات ثنائية للوقت االنتقايل ختلق جماالت حقلية عالية تنتقل فيها اإللكرتونات. وتتألف الصمامات النفقية الرنينية من هيكل حاجز مزدوج مع غطاء رقيق شبه موصل وحتقق املقاومة السالبة التفاضلية باستخدام ظاهرة األنفاق اليت حتدث هناك وتستطيع استخالص ذبذبة أساسية تتجاوز THz 1 )ولو أن اخلرج صغري(. وكجهاز عملي شبه موصل وعايل الرتدد مستخدم حاليا يف املذبذبات واملضخمات بل وحىت الدارة املتكاملة األحادية ذات املوجة الصغرية (MMIC) فإن هناك ترانزيستور HBT )ترانزيستور ثنائي األقطاب ومتباين أشباه املوصالت( الذي يستخدم أشباه نواقل مركبة وترانزيستور HEMT )تزانزيستور التنقلية العالية لإللكرتونات(. ويف حني أن من املنتظر أن يعمل النوع InP ذو اخلصائص املادية مثل االنتقالية العالية لإللكرتونات بشكل أسرع فإن هناك تقارير عن أجهزة تعمل مبا يتجاوز بضع مئات من اجليغاهريتزات باستخدام تكنولوجيات مثل ) HEMTكاذب( phemt وmHEMT HEMT( انسالدي( اليت تسعى إىل سرعات أكرب. األنبوب اإللكتروني تتولد املوجة الترياهريتزية بفعل مذبذب موجات عكسية (BWO) من دالل تفاعل دارة املوجات البطيئة واإللكرتونات وعرب إشعاع مسيث-بورسيل من دالل تأثري مسيث-بورسيل الذي حيدث عندما متر اإللكرتونات فوق مشبك انعراج معدين وبفعل اجلريوترون عرب عمل ميزر رنني سيكلوتروين يشمل تغيرياتكتلة اإللكرتونات نتيجة التأثري النسيب. ويف حني أن اخلرجكبري عموما فإن حجم الغالف ضخم بدوره. الكاميرات التيراهيرتزية فيما يلي االجتاهات يف حمساس الصفيف الترياهريتزي ثنائي األبعاد املستند إىل تكنولوجيا حمساس صفيف األشعة حتت احلمراء غري املربد من نوع البولومرت. ويعرض الشكل 12 صورة لكامريا أشعة حتت احلمراء جمهزة مبحساس صفيف أشعة حتت احلمراء ثنائي األبعاد مع عدد للبيكسيالت يبلغ 240X320 وبعد فاصل بينها قدره µm 23,5 عند احلقن بليزر شاليلكمي ذي تردد قدره.THz 3,1 وهليكل البيكسيالت يف هذه احلالة طبقة امتصاص ترياهريتزية إضافية وعرب تعديل مقاومة صفيحة الغطاء الرقيق من املعاوقة املفرغة اليت تقابل 377 فإن احلساسية عند حنو THz 3 تتحسن مبقدار دانة واحدة )الشكل ((. 13 وفضال عن ذلك فإن حمساس الصفيف الترياهريتزي
اإلشارة التقرير SM.2352-0 ITU-R 18 ذا عرض النطاق الضيق املعروض يف الشكل إضافية عند بعض أطوال املوجات فحسب. 13 )ب( قد مت تطويره ألغراض حتسني احلساسية مبقدار مرتني إضافيتني إىل أربع مرات ويظهر الشكل 14 اعتماد طول موجة NEP )القدرة الضوضائية املكافئة( حملاسيس الصفيف الترياهريتزي ذات عرض النطاق العريض وعرض النطاق الضيق ذاهتا. وكما يتضح من النظر إىل دصائص حمساس الصفيف الترياهريتزي ذي عرض النطاق العريض فإنه يبدي دصائص NEP مسطحة عموما من طول موجة قدره µm 3 إىل أقل قليال من µm 200 لكن قيمة NEP تبدأ بالتدهور فوق.µm 200 ويعرض الشكل 15 واجلدول 6 منظرا دارجيا ومواصفات لكامريا ترياهريتزية حبجم الكف جمهزة بأحد نوعي حماسيس الصفيف وهو حمساس الصفيف الترياهريتزي ذو عرض النطاق العريض. وباستخدام السليكون عايل املعاوقة كمادة للعدسات الترياهريتزية يتشكل غطاء برييلني كطالء غري عاكس على السيلكون.كما جيري تثبيت مرشح مانع لألشعة حتت احلمراء )مرشح شبكي معدين يسمح بإرسال أطوال موجات تزيد عن حنو )µm 30 أمام العدسات الترياهريتزية. وميكن التحكم هبذه الكامريا من حاسوب باستخدام سطح بيين USB 2.0 ومبقدورها أيضا تسجيل بيانات الصور الرقمية يف احلاسوب. الشكل 12 )أ( الشكل 12 )ب( محساس صفيف تيراهيرتزي عريض النطاق محساس صفيف تيراهيرتزي ضيق النطاق طبقة مانعة لالنعكاس اإلشعاع التيراهيرتزي اإلشعاع التيراهيرتزي أفاريز غشاء طبقة االمتصاص التيراهيرتزية طبقة التخميل غطاء Si طبقة االمتصاص التيراهيرتزية فجوة: 2/ λ طبقة موصلة كهربائيا تجويف طبقة االنعكاس غطاء رقيق من نوع البولومتر طبقة االنعكاس 13 الشكل مخطط إشعاع ليزر شالليكمي لمحساس صفيف تيراهيرتزي مع عدد للبيكسيالت يبلغ 240 X 320 وبعد فاصل بينها قدره µm 23,5 بيكسل
19 التقرير SM.2352-0 ITU-R 14 الشكل اعتماد طول موجة القدرة الضوضائية المكافئة (NEP) لمحساس صفيف تيراهيرتزي نسبة اإلشارة إلى الضوضاء (SNR) النوع عريض النطاق النوع ضيق النطاق طول الموجة )مكرومتر( 15 الشكل منظر خارجي لكاميرا تيراهيرتزية
التقرير SM.2352-0 ITU-R 20 7 اجلدول األسلوب نسق الصفيف جمال الرؤية معدل الرتتيل اخلرج وظيفة التصوير الثابت وظيفة معاجلة اإلشارات الوزن مواصفات الكاميرا التيراهيرتزية نوع البولومرت عدد البيكسالت: 240 320 البعد الفاصل بني البيكسالت: µm 23,5 حنو 11 15 )عند التجهيز بعدسات mm 28 ملسافة بؤرة الرتكيز( Hz 30 بيانات الصور الرقمية: USB2.0 اإلشارة املتزامنة: BNC اإلشارة املتزامنة: Hz 3,75 Hz 7,5 Hz 15 )درج )V5+ :TTL إدماج الرتتيل مرشح مكاين حنو g 550 )بدون العدسات واملرشح( Hz 1,875 3.5 قياس الطيف ميكن تصنيف أنظمة قياس الطيف إىل املقياس التقليدي لطيف األشعة حتت احلمراء لتحويل فورييه (FTIR) ونظام القياس الطيفي الترياهريتزي يف النطاق الزمين.(THz-TDS) ويعترب نظام مارتن-بوبليت الذي يشكل امتدادا للتكنولوجيا التقليدية حتت احلمراء مثاال على مقياس.FTIR وتقوم أنظمة القياس الطيفية لكنس طول املوجة باستخدام أنبوب موجة انعكاسية لتغيري طول املوجة مباشرة يف املوجة الترياهريتزية وأساليب الرتدد التفاضلي اليت تستعمل ليزرين بطويل موجة متغايرين. على أن هناك مسائل مثارة تتعلق مبدى التغاير ودقة طول املوجة. THz-TDS 1.3.5 2.3.5 )نظام القياس الطيفي التيراهيرتزي في النطاق الزمني( شهد العقد املاضي تطوير أداة جديدة قوية للقياس يف ميدان الترياهريتز أطلق عليها اسم.THz-TDS ويتم توليد وقياس أشكال أمواجكهربائية لنبضة إشعاع ترياهريتزية أحادية الدورة من دالل الكشف املبوب بنبضة ليزرية قصرية لقياس الطيف باألشعة حتت احلمراء القريبة.(NIR) ويف العادة فإن نبضة اإلشعاع الترياهريتزية أحادية الدورة حتتوي على جمموعة واسعة من الطيف بني GHz 100 و 10.THz ويزداد اإلقبال على هذا األسلوب يف تشخيص املواد. قياس FTIR للطيف )باألشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه( للعديد من املواد ما يسمى بأطياف البصمة يف مدى الرتدد فوق.GHz 275 ويف احلقيقة فقد ا ستخدم مدى الرتدد فوق ما يقرب من GHz 1 000 منذ ستينات القرن املاضي ومت بالفعل تطوير بعض املنتجات التجارية. ويغطي النظام نطاق الرتدد كامال حىت مدى األشعة حتت احلمراء املتوسطة. ويف نطاق األشعة حتت احلمراء املتوسطة تعتمد األطياف على السلوك ما بني اجلزيئات وتتوافر مكتبات طيفية عن مجيع املواد الكيميائية املعيارية. وهكذا فإن مبقدور الكيميائيني استخدام نظام جتاريكأداة شائعة لتحديد املواد غري املعروفة. ويف منطقة األشعة دون احلمراء البعيدة أو نطاق تردد الترياهريتز فإن أطياف البصمة تعتمد على السلوك ما بني اجلزيئات وامتصاص الفونون والروابط اهليدروجينية أو ظروف اجلزيئات املماثلة. وعلى دالف األشعة حتت احلمراء املتوسطة فليس هناك من مكتبة طيفية جتارية.
21 التقرير SM.2352-0 ITU-R 3.3.5 تحليل المواد يتم حتليل اخلصائص الصلبة والسائلة باستخدام نظام. THz-TDS وي ستخدم قياس استقطاب نطاق الترياهريتز مثال لتقييم دصائص االنكسار املزدوج للمادة يف كل نطاق. وباستعمال هذا النوع من وظيفة التقييم فقد بدأ أيضا تسويق أجهزة لتحليل املتجازئات البصرية البوليمرية. ومن جهة أدرى وعلى الرغم من أن األمواج الترياهريتزية معرضة جدا لالمتصاص من جانب املاء فقد أضحى باإلمكان قياس عينات حمتوية على املاء وهو أمر كان يعترب صعبا تقليديا وذلك باستخدام مقياس طيف االنعكاس الكلي املوهن )أسلوب )ATR يف الرتددات الترياهريتزية. ومع هذا األسلوب ومبا أن باملستطاع استخالص دصائص العينة دون ادرتاق املاء فإن من املمكن أيضاكشف اخلاليا ضمن سائل االستنبات باستخدام أسلوب ATR ومن املتوقع اآلن أن يشكل ذلك أسلوبا فعاال للتطبيقات الترياهريتزية يف التكنولوجيا البيولوجية. 4.5 االختبار غير التدميري 1.4.5 2.4.5 تطبيقات المنتجات الصناعية ما يزال الطلب على التصوير الترياهريتزي يف املنتجات واملواد الصناعية يتسم جبذور راسخة للغاية. ويرجع ذلك إىل أن باملستطاع فحسب استخدام األمواج الراديوية إىل النطاقات الترياهريتزية أو اإلشعاع مثل األشعة السينية للرؤية عرب األجسام املعتمة يف الضوء املرئي. ومن بني هذه األساليب فإن مناولة اإلشعاع املؤين مثل األشعة السينية يرتافق مع خماطر وعوائق يف حني أن لألمواج الراديوية إىل النطاقات الترياهريتزية طاقة منخفضةككموم وهي غري متأينة كما أن األشعة السينية حمفوفة باملشكالت عموما من حيثكشف العناصر اخلفيفة مثل الكربون. ومن بني األمواج الراديوية إىل النطاقات الترياهريتزية باملقارنة مع األمواج الصغرية على سبيل املثال واليت متتلك من حيث املبدأ أطوال موجات طويلة واستبانة تصويرية رديئة )استبانة مكانية( فإن لألمواج املليمرتية إىل األمواج الترياهريتزية اليت حتقق االستبانة املكانية يف حدود امليلمرت أو أقل فائدة أعظم بكثري للتطبيق يف التصوير. ويف املنتجات الصناعية فإن املواد غري املعدنية اليت ترسل موجات ترياهريتزية كثرية جدا يف حياتنا اليومية. ومن بني أبرز هذه املنتجات ما هو مصنوع من البالستيك والفينيل والورق بينما هناك منتجات أدرى مصنوعة من السرياميك واملطاط ومتتلك وظائف خمتلفة وهلا يف الغالب قيمة مضافة عالية. وكأمثلة على ذلك فهناك املكونات الطبية اليت تستخدم مقاومة السرياميك للحرارة ومرونة املطاط. وتستعمل هذه املنتجات على نطاق واسع يف جمايل الطاقة والطب ومثة حاجة شديدة إليها للكشف عن اجلسيمات الغريبة. وكثريا ما يصل حجم االدتالالت إىل حنو 10-1 µm على األقل وتدعو احلاجة إىل السرعة وإىل معدل عال لإلشارة إىل الضوضاء. وتعترب تكنولوجيا التصوير املقطعي احملوسب الترياهريتزي CT) (THz واعدة باعتبارها التكنولوجيا التصويرية الترياهريتزية يف االدتبارات غري التدمريية اليت تتعذر إدارهتا باستخدام األشعة السينية. ومبقدور األمواج الترياهريتزية اليت تستطيع استخالص معلومات مطيافية أن تكشف عن العيوب وكذلك عن املعلومات املتعلقة بنوع هذه العيوب وهي جتتذب االنتباه باعتبارها تكنولوجيا ميكن أن تأيت بقيمة مضافة جديدة إىل التحليل. وتشمل العيوب اليت حتتاج إىلكشف اجلسيمات الغريبة وكذلك عدم استواء الغطاء الرقيق وعيوب الطالء وما إىل ذلك. ويصل عمق الدقة املرغوب عموما إىل بضعة مكرومرتات ولكن عند معاينة الطبقات التحتية ألشباه املوصالت وما إليها فإن هناك حاالت يتطلب فيها األمر دصائصكهربائية لثخانة الغطاء الرقيق تقل عن بضعة مئات من النانومرتات. ومع أنهكان من املعتقد أن قياس مثل هذا الغطاء الرقيق صعب باستخدام األمواج الترياهريتزية فإنه بفضل اإلجنازات األدرية يف تطوير التكنولوجيات فقد بدأ ذلك يبدو ممكنا. التطبيقات البيولوجية والطبية هناك طائفة واسعة من تطبيقات املعاينة السريرية هذه األيام ترتاوح بني معاينات أمراض نوعية احلياة إىل معاينات الوامسات السرطانية إذا ما أدرجنا تطبيقات األحباث. ومن بني املبادئ األساسية الستشعار الربوتينيات املستهدفة وما إليها يف اجلسم احلي فإن هناك الكثري املنمذج وفقا آللية التعرف على الكائنات احلية مثل تفاعل املستضدات-األضداد.
التقرير SM.2352-0 ITU-R 22 على أنه ليدرك اإلنسان وجود/غياب هذا التعرف فإن األمر يقتضي مستوى أعلى من املعاجلة. وعلى سبيل املثال ففي أسلوب كشف احملفزات الذي يستعمل طريقة معاينة يطلق عليها اسم املقايسة املناعية اإلنزميية يتم تثبيت ضد ملتقط يرتبط حتديدا باحملفز إىل الطبقة التحتية وبعد التفاعل مع عينة يكشف عن وجود/غياب هذا احملفز باستخدام ضد الكشف أو واسم الكشف. وهبذه الط ريقة ت ستخدم التفاعالت متعددة املراحل لإلشارة إىل نتائج االدتبار عرب اللون أو التألق. وقد ص ممت مثل هذه الوامساتكي تنتج بشكل كفء اللون عرب أدىن تفاعل مع الطبقة التحتية ويف قياسات اللمعان الكيميائي تتحقق حساسية كشف يف حدود البيكوغرام. على أن للمعاينات متعددة املراحل مسائل كتطلبها للعديد من املواد الكاشفة ولوقت طويل للمعاينة باإلضافة إىل زيادة عوامل اخلطأ عرب العملية املتعددة املراحل. ويف ظل هذه الظروف فقد أفاد فريق حبوث أملاين عام 2000 عن إمكانية القيام بالكشف دون حاجة إىل وامسات باستخدام األمواج الترياهريتزية. وأظهر هؤالء الباحثون يف جتارهبم أن هناك فوارق يف دليل انكسار النطاق الترياهريتزي واإلنفاذية يف احلمض النووي ذي الطاقة الواحدة والطاقتني. وبعد ذلك اقرتح فريق حبوث يف الواليات املتحدة أسلوبا للكشف عن ربط األفيدين والبيوتني من دالل تأدر الطور يف شكل املوجة الزمنية لنظام.THz-TDS ويعين ذلك أن من املمكن كشف وجود/غياب الربط دون استخدام الوامسات وذلك من التغريات يف مؤشر االنكسار وامتصاص البوليمرات البيولوجية يف النطاقات الترياهريتزية. ويف اليابان وباستخدام نظام قياس تصويري يتألف من ليزر شاليلكمي وكامريا ترياهريتزية ثبت دط من مركبات اجلزيئات الصغرية على مرشح غشائي ومت بنجاح الكشف عن الربوتينات اليت ترتبط هبا حتديدا يف صيغة صور مما يؤكد أن باملستطاع الكشف عن املواد البيولوجية مثل الربوتينات بسرعة وسهولة وبطريقة دالية من الوامسات. ومن جهة أدرى هناك مسألة حساسية الكشفكموضوع مهم من موضوعات تطوير التكنولوجيا. وتندرج حساسية املعاينة املطلوبة للمعاينات السريرية يف مدى امليليغرام إىل البيكوغرام ومتس احلاجة على وجه داص إىل حساسية املعاينة يف املدى من النانوغرام إىل البيكوغرام يف املعاينات عدمية الوامسات. ومن األمثلة على تطبيقات املعاينة اليت تتطلب مثل هذه احلساسية الصغرية ميكن طرح تطبيق التشخيص التنبؤي بشأن األمراض املتعلقة باملناعة الذاتية النامجة عن األضداد الذاتية يف الدم. وبصفة عامة فإن احلماية من غزو البكترييا والفريوسات من اخلارج حيدث عرب التفاعل املناعي ضمن اجلسم. على أنه بالنسبة ألمراض املناعة الذاتية فإن املواد املنخرطة يف املناعة ضمن اجلسم هتاجم اجلسم. وعلى سبيل املثال فإنه يف مرض السكري من النمط 1 مت اكتشاف أضداد ذاتية تستهدف ثالثة أنواع من الربوتينات البنكرياسية ومن املعروف أن لدى %90-70 من املرضى واحدا على األقل من هذه األضداد الذاتية. وباإلضافة إىل ذلك فقد جرت دراسة العالقة بني هذه األضداد الذاتية الثالثة ووقوعها وكانت هناك عالقات واضحة. ولذلك فإنه من دالل إجراء معاينات أولية ملعرفة ما إذاكانت هناك أضداد ذاتية أم ال ضمن اجلسم ميكن توقع بدء املرض وباملستطاع استخدامها يف الوقاية. ومن احملبذ إجراء مثل هذه املعاينات من أجل الفحوص الصحية ومن املهم تطوير تكنولوجيا للمعاينة تكون سهلة وسريعة ورديصة. وعند التطبيق يف الفحوص الصحية فإن من األفضل أن يكون باإلمكان توقع خمتلف األمراض عرب معاينة واحدة ال فيما يتعلق مبرض السكري من الصنف 1 املشار إليه هنا فحسب. وبعبارة أدرى فإنه إلجراء معاينات يف وقت واحد عرب مفاعلة املستضدات الذاتية ألمراض خمتلفة مثبتة يف رقاقة معاينة منفردة معكميات صغرية من األضداد الذاتية املكتشفة يف الدم املسحوب فإن األمر يقتضي تكنولوجيا قادرة على القيام باملعاينات عدمية الوامسات والكشف عن املواد البيولوجية مبقادير يف حدود البيكوغرام. ووفقا الستقصاء قامت به شركة Fuji-Keizai فقد كان من املتوقع أن تتمتع عقاقري االدتبار اخلاصة باملعاينات املصلية املناعية التقليدية مبا يف ذلك املعاينات املستندة إىل تفاعل املستضدات-األضداد بسوق حملية بقيمة 157,2 مليار ين دالل السنة املالية 2008 و 168 مليار ين يف السنة املالية 2013. ومتثل هذه السوق نسبة تزيد عن %40 من سوق العقاقري وتشكل أعلى املعدالت. ومع ظهور تكنولوجيا املعاينة عالية الدقة وعدمية الوامسات فإن من املنتظر أن تددل هذه األسواق وأن تسهم يف توسيع احلجم السوقي.
23 التقرير SM.2352-0 ITU-R 6 ومن ناحية أدرى فإن من املفرتض وجود مثل هذه االحتياجات إىل املعاينات عدمية الوامسات ومواد التقفي يف سياقات خمتلفة وستكون تأثرياهتا اجلانبية عظيمة. ويشمل ذلك امليدان األمين يف معاينة الغازات اخلطرة واألسلحة البكرتيولوجية واملتفجرات ومعاينة الفريوسات املعدية مثل أنواع اإلنفلونزا اجلديدة حيث يسود القلق من حدوث جائحات ومعاينة العناصر النزرة يف البيئة ومبيدات اآلفات املتبقية يف املنتجات الزراعية واملضادات احليوية املتبقية يف احليوانات الزراعية. ولذلك فإن من املهم السعي إىل التطوير املبكر لتكنولوجيا املعاينة عدمية الوامسات كبنية حتتية والبحوث املتعلقة بانتقائية مواد املعاينة املستندة إىل هذه التكنولوجيا وأنشطة البحث والتطوير للنهوض حبساسية الكشف. ومن بني تكنولوجيات حتسني حساسية كشف املوجات الترياهريتزية هناك وسيلة تستخدم شبكة معدنية كمحساس وقد أدت إىل تكنولوجيات متك ن من كشف الربوتينات يف حدود نانوغرام/مم. وبدمج تكنولوجيا الكشف عدمي الوامسات ملواد التقفي بتكنولوجيا التصوير فإن مدى أوجه االستخدام سيواصل التوسع. وعل وجه اخلصوص فسيغدو باملستطاع إجراء معاينة شاملة للربوتينات اليت ترتبط حتديدا بصفيفات اجلزيئات الصغرية وصفيفات السلسلة السكرية وستضحي تكنولوجيا ميكن أن تتوسع إىل ميدان الكشف عن املخدرات. وفضال عن ذلك فإن الكشف عدمي الوامسات باستخدام تكنولوجيا املوجات الترياهريتزية سيوضح وجود الربوتينات اليت أغفلت حىت اآلن بسبب تعذر ومسها ومن املتوقع أن تصبح تكنولوجيا فحص قوية يف حبوث علوم احلياة. األنشطة المرتبطة بالتيراهيرتز ضمن المنظمة الدولية للتوحيد القياسي يف عام 2008 أنشأت فرقة املهام IEEE 802.15 جمموعة االهتمام الترياهريتزية THz).(IG وينصب تركيز هذه اجملموعة يف املقام األول على االتصاالت الترياهريتزية وتطبيقات الشبكات املتعلقة هبا العاملة يف نطاق الرتددات الترياهريتزية بني 000-275.GHz 3 وستشمل تطبيقات االتصاالت الترياهريتزية هذه ما يلي: اتصاالت السلكية )دادل املباين ودارجها( من مكون إىل مكون ولوحة إىل لوحة وآلة إىل آلة وإنسان إىل آلة وإنسان إىل إنسان. وتغطي تطبيقات االتصاالت الترياهريتزية فئات متعددة ذات متطلبات متباينة. وعلى حنو ما هو متصور فإن االتصاالت الترياهريتزية ستستخدم إمجاال أساليب التشكيل الالسلكي ذات التعقيد احملدود وأنظمة اهلوائيات شاملة االجتاهات و/أو االجتاهية وستوفر عادة معدالت عالية جدا لنقل البيانات يف مضاعفات Gbit/s 10 وحىت Gbit/s 100 للتكافؤ مع قدرات األلياف البصرية املستقبلية. وميكن لألنظمة الالسلكية الترياهريتزية أن تساند مسافات إرسال ترتاوح بني القصرية جدا )بضعة سنتيمرتات أو أقل( واملسافات الطويلة نسبيا اليت تصل إىل عدة مئات من األمتار. وانصب تركيز جمموعة االهتمام الترياهريتزية على مسائل الطيف ومنذجة القنوات ورصد تطور التكنولوجيا. ومع تطوير تكنولوجيات مرسلة مستقبلة أكثر نضجا فقد دطت فرقة املهام 802.15 دطوة إىل األمام على طريق تطوير معيار جديد من دالل تشكيل جلنة دراسات يف يوليو 2013 هبدف حتديد مدى صالحية معيار بشأن Gbit/s )100 G 100 على وصالت السلكية Gbit/s 100/40 من نقطة إىل نقطة وحبزمة قابلة للتبديل(. وأجنزت جلنة الدراسات عملها يف مارس 2014 بإنشاء فرقة املهام 3d. واستنادا إىل IEEE 802.15.3c ستعد فرقة املهام تعديال حيدد الطبقة املادية الالسلكية من نقطة إىل نقطة القابلة للتبديل بشأن املعيار Std. 802.15.3 IEEE العاملة يف معدالت بيانات طبقة مادية يف مدى يصل عادة إىل Gbit/s 100 أو أكثر مع حلول احتياطية مبعدالت بيانات أدىن إذا اقتضى األمر ذلك. وجيري التشغيل يف النطاقات من GHz 60 إىل االتصاالت الالسلكية البصرية ضمنا يف مديات قصرية تبلغ بضعة سنتيمرتات فحسب وحىت عدة مئات من األمتار. وباإلضافة إىل ذلك مت حتديد تعديالت على طبقة التحكم بنفاذ الوسيط (MAC) الالزمة لدعم هذه الطبقة املادية اجلديدة. وتشمل التطبيقات املمكنة الباعثة على االهتمام مراكز البيانات الالسلكية وتنزيل األكشاك واالتصاالت الالسلكية ضمن األجهزة و التوصيل الالسلكي املباشر/غري املباشر.