雷達新科技！新型高精度毫米波雷達傳感器, 只有芝麻粒大小
發布日期：2024-2-6 14:29:00 瀏覽次數：
在美國加州大學戴維斯分校，由電氣和計算機工程系的Omeed Momeni教授領導的團隊在毫米波雷達傳感器研究領域取得了重大突破。他們研制出的一款新型毫米波雷達傳感器，能夠向目標發射毫米級波長的電磁波，并從反彈回來的電磁波中分析目標的運動、位置和速度。這款傳感器的精細程度令人矚目，能夠檢測到比一縷頭發絲還小的振動和位置變化，成為世界上最高靈敏度的傳感器之一。
該研究提出了應對毫米波技術相關固有挑戰的技術方案，主要是高噪音水平帶來的干擾。研究人員提出的創新降噪技術與傳統方法顯著不同。通過有效地消除噪音，這項技術顯著提高了傳感器的準確性，使其能夠在高噪音水平下接收敏感的信號。電氣工程博士生Hao Wang 制作的獨特芯片設計是該研究的另一重要支柱。這種設計顯著提高了毫米波傳感器的能效，解決了這些頻率的高能耗和半導體性能有限的問題，這些問題一直困擾著該領域。為了測試這個新穎的降噪想法而組裝的原型在第一次嘗試中就被證明是成功的，展示了團隊迭代測試和快速原型方法的有效性。此外，與類似設備不同，該原型設備體積小巧，生產成本低廉，電池續航時間長。
該研究中的多普勒雷達拓撲（Doppler radar topology）采用了邊緣驅動相位解調器（Edge-Driven Phase Demodulator，EDPD）處理信號，并將位移/振動轉換為具有恒定增益的真直流/基帶信號。這項技術克服了傳統多普勒雷達的局限性，例如檢測零（detection nulls），而不需要正交解調。利用共同參考的子采樣鎖相環（common-referenced subsampling phase-locked loops，SSPLL）進一步使雷達能夠實現超高位移范圍的準確性和靈敏度，從而提高傳感器在位移和振動傳感方面的性能。
這款傳感器的緊湊尺寸、成本效益和能效使其成為集成到VR系統或設備的潛在有吸引力的選擇。其獨特的設計和高水平的精度為毫米波雷達技術領域設定了新的基準，有望實現更多的應用，這些應用可能會對農業、結構工程、醫療保健和娛樂等領域產生重大影響。這一突破性研究有望推動毫米波雷達技術在多個領域的廣泛應用，為人類社會帶來福祉。
