Le capteur à ondes millimétriques « unattainable » a de larges capacités

Des chercheurs de l’Université de Californie à Davis ont développé un capteur de validation de principe qui pourrait annoncer une nouvelle ère pour les radars à ondes millimétriques. En fait, ils appellent sa conception une « Project Unimaginable » rendue conceivable.

Les radars à ondes millimétriques envoient des ondes électromagnétiques rapides aux cibles pour analyser leur mouvement, leur emplacement et los angeles vitesse des ondes renvoyées. Les avantages des ondes millimétriques résident dans leur sensibilité naturelle aux mouvements à petite échelle et dans leur capacité à focaliser et à détecter les données provenant d’objets microscopiques.

Le nouveau capteur utilise une conception innovante de radar à ondes millimétriques pour détecter des vibrations mille fois plus petites – et des changements de place cible cent fois plus petits – qu’une mèche de cheveux humains, ce qui le rend meilleur ou related aux capteurs les plus précis au monde. Mais contrairement à ses pairs, cet appareil a à peu près los angeles taille d’une graine de sésame, est peu coûteux à produire et possède une batterie longue durée.

Cet effort a été dirigé par le professeur Omid Momeni et son laboratoire du Département de génie électrique et informatique. Il fait partie d’un projet en cours visant à développer un capteur à faible coût succesful de suivre l’état de l’eau de plantes individuelles. Ce nouveau radar est le level de départ nécessaire pour prouver que cela est conceivable. L’ouvrage a été publié dans le numéro de septembre 2023 du mag Magazine IEEE des circuits à semi-conducteurs.

Défi des ondes millimétriques

L’onde millimétrique est los angeles fréquence électromagnétique située entre les micro-ondes et l’infrarouge et varie de 30 à 300 gigahertz. Il permet des réseaux de verbal exchange rapides, tels que los angeles 5G, et est souhaitable pour les capacités de détection à courte portée. Mais leur fonctionnement peut être difficile en raison de los angeles consommation électrique élevée et des performances limitées des semi-conducteurs à ces fréquences.

Le major problème auquel l’équipe a été confrontée au cours de sa première année de travail sur le capteur a été l’id de los angeles supply requise. Il y avait tellement de bruit que lorsque les chercheurs ont essayé de capter le sign subtil des délicates petites feuilles, leurs capteurs ont été noyés.

“Cela semblait vraiment unattainable parce que les niveaux de bruit que nous examinions devaient être si faibles que presque aucune supply de sign ne pouvait réellement les gérer”, a déclaré Momeni.

À un second donné, ils n’étaient pas sûrs de pouvoir relever le défi, automobile son équipe a souligné qu’il leur faudrait construire une puce radar dix fois plus puissante et précise que los angeles conception de pointe actuelle – quelque selected cela semblait dépendre d’avancées technologiques qui pourraient se produire dans des années.

Réglage sur une fréquence différente

Parfois, il suffit d’avoir une idée qui aborde le problème sous un autre perspective. Entrez Hao Wang, doctorant en génie électrique au laboratoire des systèmes intégrés à grande vitesse de Momani qui a travaillé sur le projet de capteur avant d’obtenir son diplôme en 2021.

Wang a ecu un second d’inspiration pour dépasser les limites technologiques lors d’une rencontre un jour avec un croyant : pourquoi ne pas annuler le bruit lui-même ? Cela résoudrait théoriquement le problème rencontré par leurs capteurs, et Wang avait presque fini de concevoir une puce pour sa thèse à cet effet.

“Ce n’était pas une wonder, c’était un thought complètement nouveau”, a déclaré Wang. “Cela est basé sur ce que nous (dans le laboratoire de Momeni) avons collecté grâce à los angeles recherche au fil des ans, et nous innovons ensuite davantage.”

Le laboratoire a travaillé rapidement pour assembler un prototype afin de tester l’idée de Wang. Ils ont réussi dès leur première tentative.

Le prototype a fonctionné automobile il leur a permis de traiter los angeles quantité de bruit reçue par leur capteur comme un easy problème mathématique. Ils ont éliminé le bruit inutile tout en préservant los angeles sensibilité de leurs mesures et l’intégrité de leurs données.

Grâce à cette technologie, un capteur à ondes millimétriques peut détecter toutes les informations dont il a besoin sans être obscurci par le bruit. Cette innovation a amélioré les taux de précision élevés du capteur.

L. a. puce de Wang est également facile à produire et présente une conception distinctive qui améliore considérablement l’efficacité énergétique du capteur à ondes millimétriques. Ces développements ultérieurs pourraient résoudre deux des problèmes les plus importants auxquels sont confrontés les capteurs à ondes millimétriques : los angeles consommation d’énergie élevée et les performances limitées des transistors à semi-conducteurs en termes de bruit, de acquire et de puissance de sortie.

Alors que l’équipe proceed d’affiner et d’itérer sa conception, elle est ravie que les chercheurs l’essaient. En dehors de leur projet, ils pensent que cela s’avère prometteur pour découvrir l’intégrité structurelle des bâtiments et améliorer los angeles réalité virtuelle, mais ils pensent que son potentiel est bien plus grand qu’ils ne le pensent.