I ricercatori della Keio University e del National Institute of Information and Communications Technology (NICT) in Giappone hanno recentemente introdotto un nuovo design per un radar a onde terahertz basato su una tecnica nota come tomografia a coerenza di onde che perdono. La loro carta, pubblicato in Elettronica della natura , potrebbe aiutare a risolvere alcuni dei limiti dei radar a onde esistenti.

L'uso del radar, in particolare radar a onde millimetriche, è notevolmente aumentato negli ultimi anni, in particolare nello sviluppo di veicoli intelligenti e a guida autonoma. La distanza e le risoluzioni angolari del radar sono tipicamente limitate dalla loro larghezza di banda e lunghezza d'onda, rispettivamente.

Onde terahertz, che hanno frequenze più alte e lunghezze d'onda più corte delle onde millimetriche, consentono lo sviluppo di sistemi radar con un ingombro ridotto e una risoluzione più elevata. Quando le lunghezze d'onda si accorciano, però, l'attenuazione risultante dalla diffrazione dell'onda aumenta rapidamente.

Un modo per compensare questa attenuazione è trasmettere onde durante la formazione di raggi direzionali. Mentre i recenti progressi nella tecnologia dei semiconduttori hanno permesso la creazione di oscillatori terahertz, moltiplicatori e ricevitori, mancano ancora materiali a bassa perdita adatti alla produzione di sfasatori terahertz per l'orientamento del fascio e circolatori per l'isolamento ingresso/uscita. Ciò impedisce in definitiva lo sviluppo di sistemi radar con onde nella gamma dei terahertz.

"Per aggirare questo problema, abbiamo trovato un nuovo approccio per costruire un sistema radar terahertz senza usare sfasatori e circolatori, "Yasuaki Monnai, uno dei ricercatori che ha condotto il recente studio, ha detto a TechXplore. "Nel nostro recente studio, abbiamo proposto una guida d'onda multifunzionale che implementa un sistema radar in un unico pacchetto."

Antenne a onde di dispersione (LWA), che sono un tipo di antenne ad onda viaggiante, può lanciare un raggio in una direzione che cambia in base alla frequenza. Monnai ei suoi colleghi hanno proposto un approccio per riprogettare le antenne a onde che perdono in modo che incorpori due simmetrie; uno nel modo eccitato dalla guida d'onda alimentata al centro e uno nell'accoppiamento direzionale dell'onda leaky.

Hanno scoperto che l'integrazione di un sistema radar terahertz in questo modo consente sia i processi di orientamento del raggio che di rilevamento dell'omodina contemporaneamente. Il loro design può quindi essere utilizzato per creare radar a onde terahertz compatti e ad alta risoluzione in grado di rilevare la direzione e la portata senza l'uso di sfasatori, circolatori, lenti o scanner meccanici.

"La configurazione che proponiamo consente la retrodiffusione da un bersaglio, che è stato originariamente lanciato da un lato della guida d'onda, essere catturato dalla parte avversaria. L'onda catturata può quindi essere miscelata con un'onda di riferimento che si propaga attraverso il lato opposto per il rilevamento, " ha spiegato Monnai. "In cima a tale hardware, estraiamo la direzione, distanza e velocità di un bersaglio elaborando i dati acquisiti tramite la scansione di frequenza. Il nostro approccio apre la strada alla realizzazione di sistemi radar terahertz integrati, ottenendo un ingombro significativamente più piccolo e una risoluzione più elevata rispetto ai radar a onde millimetriche."

I ricercatori hanno già creato una prova di concetto basata sul loro design e hanno dimostrato che un tale radar potrebbe essere utilizzato per raccogliere misurazioni del battito cardiaco senza contatto, rilevare gli spostamenti della superficie del torace di una persona attraverso i vestiti. Nel futuro, il radar che hanno sviluppato potrebbe avere una vasta gamma di applicazioni, per esempio consentendo più facilmente, Più veloce, e più procedure igieniche durante i controlli sanitari.

"Abbiamo ancora molto da fare sull'ottimizzazione della guida d'onda (hardware), " Disse Monnai. "Allo stesso tempo, abbiamo bisogno di ricerca e sviluppo che si concentrino maggiormente sul software per filtrare i disturbi nei segnali, Per esempio, causati da riflessi parziali delle onde dagli indumenti e da movimenti del corpo irrilevanti. Stiamo anche cercando di sviluppare tecniche in grado di rilevare condizioni di salute fisica e mentale analizzando un gran numero di set di dati".

© 2020 Scienza X Rete