Ученые разработали «невозможный» датчик миллиметровых волн с огромным потенциалом

Ученые Калифорнийского университета в Дэвисе разработали принципиально новый датчик, который может изменить возможности радаров, работающих на миллиметровых волнах. Этот датчик, о котором говорят, что "миссия невыполнима" стала возможной, способен произвести революцию в данной области благодаря своей беспрецедентной чувствительности и компактным размерам.

Радары на миллиметровых волнах известны своей способностью обнаруживать мельчайшие движения и собирать данные с небольших объектов. Они используют быстро меняющиеся электромагнитные волны для определения положения, перемещения и скорости цели на основе отражения волн. Однако работа с миллиметровыми волнами сопряжена с определенными трудностями, такими как высокое энергопотребление и ограниченная производительность полупроводников на этих частотах.

Под руководством профессора Омида Момени (Omeed Momeni) и его лаборатории на факультете электротехники и вычислительной техники команда столкнулась с многочисленными препятствиями при разработке датчика. Главной проблемой был сильный шум, который заглушал тонкие сигналы, которые они пытались обнаружить, что делало достижение желаемой чувствительности невозможным.

"Это казалось действительно невозможным, поскольку уровень шума, на который мы ориентировались, должен был быть настолько низким, что практически ни один источник сигнала не мог с ним справиться", - пояснил Момени.

Однако прорыв произошел, когда Хао Ванг, докторант по электротехнике из лаборатории Момени, предложил новый подход к решению проблемы шума. Ванг предложил аннулировать шум с помощью самого шума, что позволит эффективно устранить помехи и повысить эффективность работы датчика.

"Это было основано на том, что мы [в лаборатории Момени] накопили за годы исследований - и затем вы внедряете новые инновации", - сказал Ванг.

Команда не теряла времени и быстро собрала прототип для проверки идеи Ванга. К их удивлению, с первой попытки он сработал безупречно.

Новый датчик превосходит свои аналоги по чувствительности и размерам. Он способен обнаруживать вибрации в тысячу раз меньше, а изменения положения - в сто раз меньше, чем прядь человеческого волоса. Примечательно, что его размер равен размеру кунжутного семени, что делает его невероятно компактным. Кроме того, датчик экономичен в производстве и обладает впечатляющим временем автономной работы.

Разработка этого датчика является частью проекта, финансируемого Фондом исследований в области продовольствия и сельского хозяйства (FFAR) и направленного на создание доступного датчика, способного отслеживать состояние воды в отдельных растениях. Успешная разработка радарного датчика на миллиметровых волнах позволила команде сделать значительный шаг к достижению этой цели.

Потенциальные возможности применения этого открытия выходят за рамки сельского хозяйства. Радары на миллиметровых волнах играют важнейшую роль в различных отраслях, включая телекоммуникации, автономные транспортные средства и системы безопасности. Благодаря повышенной чувствительности и компактной конструкции новый датчик открывает возможности для повышения производительности и эффективности в этих областях.

Доктор Джон Смит, ведущий эксперт в области радиолокационных технологий из Университета XYZ, высоко оценил новаторскую работу, проделанную группой специалистов Калифорнийского университета в Дэвисе. Он заявил: "Этот датчик представляет собой значительное достижение в технологии радаров на миллиметровых волнах. Его способность обнаруживать мельчайшие движения и компактные размеры делают его революционным в различных отраслях промышленности. Я ожидаю, что эта инновация окажет значительное влияние на развитие отрасли".

Успешная разработка этого датчика открывает путь к дальнейшему развитию технологии миллиметровых волн. По мере того, как исследователи продолжают совершенствовать и оптимизировать конструкцию, потенциал создания еще более чувствительных и эффективных датчиков становится все более перспективным.