Onderzoekers van Keio University en het National Institute of Information and Communications Technology (NICT) in Japan hebben onlangs een nieuw ontwerp geïntroduceerd voor een terahertz-golfradar op basis van een techniek die bekend staat als lekgolfcoherentietomografie. hun papier, gepubliceerd in Natuur Elektronica , zou kunnen helpen om enkele van de beperkingen van de bestaande golfradar op te lossen.

Het gebruik van radar, in het bijzonder millimetergolfradar, is de afgelopen jaren sterk toegenomen, vooral bij de ontwikkeling van slimme en zelfrijdende voertuigen. De afstand en hoekresoluties van radar worden doorgaans beperkt door hun bandbreedte en golflengte, respectievelijk.

Terahertz-golven, die hogere frequenties en kortere golflengten hebben dan millimetergolven, de ontwikkeling van radarsystemen met een kleinere voetafdruk en een hogere resolutie mogelijk maken. Naarmate de golflengten korter worden, echter, de demping als gevolg van golfdiffractie neemt snel toe.

Een manier om deze verzwakking te compenseren is door golven uit te zenden terwijl gerichte bundels worden gevormd. Hoewel recente ontwikkelingen in de halfgeleidertechnologie de creatie van terahertz-oscillatoren mogelijk hebben gemaakt, vermenigvuldigers en ontvangers, er is nog steeds een gebrek aan verliesarme materialen die geschikt zijn voor de productie van terahertz-faseverschuivers voor straalbesturing en circulatiepompen voor input/output-isolatie. Dit voorkomt uiteindelijk de ontwikkeling van radarsystemen met golven in het terahertz-bereik.

"Om dit probleem te omzeilen, we kwamen met een nieuwe benadering om een ​​terahertz-radarsysteem te construeren zonder gebruik te maken van faseverschuivers en circulatoren, " Yasuaki Monnai, een van de onderzoekers die de recente studie leidde, vertelde TechXplore. "In ons recente onderzoek we hebben een multifunctionele golfgeleider voorgesteld die een radarsysteem in één pakket implementeert."

Lekgolfantennes (LWA's), die een soort lopende golfantennes zijn, kan een straal lanceren in een richting die verandert volgens de frequentie. Monnai en zijn collega's stelden een benadering voor om lekgolfantennes opnieuw te ontwerpen op een manier die twee symmetrieën omvat; één in de aangeslagen modus van de centraal gevoede golfgeleider en één in de directionele koppeling van de lekgolf.

Ze ontdekten dat het op zo'n manier integreren van een terahertz-radarsysteem zowel straalbesturing als homodyne-detectieprocessen tegelijk mogelijk maakt. Hun ontwerp kan dus worden gebruikt om compacte terahertz-golfradars met hoge resolutie te maken die richting en bereik kunnen detecteren zonder het gebruik van faseverschuivers, circulatiepompen, lenzen of mechanische scanners.

"De configuratie die we voorstellen, maakt back-scatter van een doelwit mogelijk, die oorspronkelijk werd gelanceerd vanaf één kant van de golfgeleider, door de tegenpartij te worden gevangen. De opgevangen golf kan dan worden gemengd met een referentiegolf die zich door de andere kant voortplant voor detectie, " legde Monnai uit. "Bovenop dergelijke hardware, we extraheren de richting, afstand en snelheid van een doel door de gegevens te verwerken die zijn verkregen via frequentievegen. Onze aanpak maakt de weg vrij voor het realiseren van geïntegreerde terahertz-radarsystemen, het bereiken van een aanzienlijk kleinere voetafdruk en hogere resolutie dan millimetergolfradars."

De onderzoekers maakten al een proof of concept op basis van hun ontwerp en toonden aan dat een dergelijke radar kan worden gebruikt om contactloze hartslagmetingen te verzamelen, het detecteren van verplaatsingen van het oppervlak van de borst van een persoon door hun kleding. In de toekomst, de radar die ze ontwikkelden, zou een grote verscheidenheid aan toepassingen kunnen hebben, bijvoorbeeld gemakkelijker, sneller, en meer hygiënische procedures tijdens gezondheidscontroles.

"We hebben nog veel te doen aan de optimalisatie van de waveguide (hardware), "Zei Monnai. "Tegelijkertijd, we hebben onderzoek en ontwikkeling nodig die zich meer richten op software om storing in signalen te filteren, bijvoorbeeld, veroorzaakt door gedeeltelijke golfreflecties van kleding en irrelevante lichaamsbewegingen. We proberen ook technieken te ontwikkelen die fysieke en mentale gezondheidsproblemen kunnen detecteren door een groot aantal datasets te analyseren."

© 2020 Wetenschap X Netwerk