日本慶應(yīng)義University大學(xué)和日本國立信息與通信技術(shù)研究所(NICT)的研究人員最近推出了一種基于稱為漏波相干層析成像技術(shù)的太赫茲波雷達(dá)的新設(shè)計(jì)。他們的論文發(fā)表在《自然電子》上，可以幫助解決現(xiàn)有波雷達(dá)的某些局限性。

在過去的幾年中，尤其是在智能和自動駕駛汽車的開發(fā)中，雷達(dá)(尤其是毫米波雷達(dá))的使用已大大增加。雷達(dá)的距離和角分辨率通常分別受其帶寬和波長限制。

太赫茲波具有比毫米波更高的頻率和更短的波長，從而可以開發(fā)出占地面積更小，分辨率更高的雷達(dá)系統(tǒng)。但是，隨著波長變短，由波衍射引起的衰減迅速增加。

補(bǔ)償這種衰減的一種方法是在形成定向波束的同時發(fā)射波。盡管半導(dǎo)體技術(shù)的最新進(jìn)展使得能夠創(chuàng)建太赫茲振蕩器，乘法器和接收器，但仍然缺少適合于生產(chǎn)用于光束轉(zhuǎn)向的太赫茲移相器和用于輸入/輸出隔離的環(huán)行器的低損耗材料。這最終阻止了雷達(dá)系統(tǒng)在太赫茲范圍內(nèi)的發(fā)展。

“為避免這個問題，我們提出了一種新穎的方法來構(gòu)建太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)，而無需使用移相器和環(huán)行器，”負(fù)責(zé)這項(xiàng)最新研究的研究人員之一Yasuaki Monnai告訴TechXplore。“在我們最近的研究中，我們提出了一種多功能波導(dǎo)，它可以在一個封裝中實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)。”作為行波天線的一種的漏波天線(LWA)可以沿隨頻率變化的方向發(fā)射波束。Monnai和他的同事們提出了一種重新設(shè)計(jì)漏波天線的方法，該方法結(jié)合了兩個對稱性。一種是來自中心饋送波導(dǎo)的激發(fā)模式，另一種是泄漏波的定向耦合。

他們發(fā)現(xiàn)，以這種方式集成太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)可以同時進(jìn)行波束控制和零差檢測過程。因此，它們的設(shè)計(jì)可用于創(chuàng)建緊湊而高分辨率的太赫茲波雷達(dá)，無需使用移相器，循環(huán)器，透鏡或機(jī)械掃描儀即可檢測方向和范圍。

“我們提出的配置允許最初從波導(dǎo)一側(cè)發(fā)射的目標(biāo)的反向散射被另一側(cè)捕獲。捕獲的波可以與傳播到另一側(cè)的參考波混合以進(jìn)行檢測。 ”，莫奈解釋道。“在這種硬件之上，我們通過處理通過掃頻獲得的數(shù)據(jù)來提取目標(biāo)的方向，距離和速度。我們的方法為實(shí)現(xiàn)集成式太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)鋪平了道路，與毫米波雷達(dá)相比，其占地面積和分辨率更高，波雷達(dá)。”

研究人員已經(jīng)根據(jù)他們的設(shè)計(jì)創(chuàng)建了概念證明，并表明這種雷達(dá)可用于收集非接觸式心跳測量值，從而檢測人的胸部表面在其衣服上的位移。將來，他們開發(fā)的雷達(dá)可能具有廣泛的應(yīng)用，例如在健康檢查過程中實(shí)現(xiàn)更輕松，更快和更衛(wèi)生的程序。

Monnai說：“我們在波導(dǎo)(硬件)優(yōu)化方面還有很多工作要做。”“與此同時，我們需要進(jìn)行更多的研究與開發(fā)，以過濾信號中的干擾，例如由衣服產(chǎn)生的部分波反射和不相關(guān)的身體運(yùn)動所引起的干擾。我們也在努力開發(fā)能夠檢測身心健康的技術(shù)通過分析大量數(shù)據(jù)集來滿足條件。”