Fingertip Sized Radar Chip, разработанный для мини-дронов
Новый чип, разработанный в NTU в Сингапуре, мог бы сделать радарные системы значительно меньшими.
Появление ультрамалых микро-БПЛА (беспилотные летательные аппараты) побудило исследователей попытаться сжать многие электронные системы, необходимые для выполнения задач, данных этим беспилотным летательным аппаратам. Самая последняя система для получения обработки с уменьшением размера - это радиолокатор с синтезированной апертурой (SAR), который объединяет информацию о фазе сигнала и амплитуде из нескольких смещенных по времени радиолокационных импульсов для создания изображения с высоким разрешением.
Иллюстрацией того, как работают SAR, выполненные лабораторией MIT Lincoln (PDF)
В отличие от оптических камер, которые не могут хорошо работать ночью из-за отсутствия светлых или облачных условий, радиолокатор использует микроволны (X-band или Ku-band) для получения изображений, поэтому он может хорошо работать в любых погодных условиях. SAR-устройства, которые обычно весят от 50 кг до 200 кг и длиной от полуметра до двух с половиной метров, обычно переносятся большими спутниками и / или самолетами и используются для создания подробных изображений поверхности Земли. Они могут стоить более 1 миллиона долларов США и потреблять столько же электроэнергии, сколько типичная бытовая система кондиционирования воздуха.
Для того, чтобы полезная нагрузка SAR была подходящей для микро-БПЛА, она должна иметь трансивер размером менее 10 мм2 с энергопотреблением менее 300 мВт и производить изображения с разрешением более 20 см. Недавно ученые из Технологического университета в Наньяне (НТУ) в Сингапуре представили чип, который обещает дать возможность разрабатывать устройства SAR размером с ладонь, в сто раз меньшие, чем текущие единицы, и производить изображения, которые, как утверждается, имеют одинаковое качество, если не лучше их более крупные кузены. Мини-радары также должны быть дешевле в производстве и использовании гораздо меньшей мощности.
Фиксирование на кончике пальцев, микрочип NTU представляет собой интегрированный радиолокационный приемопередатчик с непрерывной волной непрерывной волны Ku-диапазона (FMCW), включая генерацию чирпа (chirp означает сигнал, в котором частота увеличивается или уменьшается со временем. В радиолокаторе FMCW чирп модуляция, налагаемая на передаваемый сигнал, чтобы помочь отличить целевые значения от фонового помех), процессор де-чирпа и аналого-цифровые преобразователи.
Профессор Чжэн Юаньцзинь с чипом радиолокатора на пальце
Информация о новом радарном чипе NTU была впервые представлена на прошедшей в прошлом месяце Международной конференции по твердотельным сетям (ISSCC). Исследователи во главе с доцентом Чжэн Юаньцзинем (на фото выше) сообщили, что чип был изготовлен в 65-нм CMOS-процессе и потребляет 259, 4 мВт при 1, 2 В (в том числе 41 мВт для синтезатора, 136 мВт для усилителя мощности, 4, 8 мВт PGA и 1, 3 мВт АЦП). При упаковке в модуль 3 х 4 х 5 см система весит менее 100 граммов.
Потенциальные применения включают экологический мониторинг таких стихийных бедствий, как лесные пожары, извержения вулканов и землетрясения, а также мониторинг городов за пробки на дорогах. Бездисковые автомобили, использующие системы mini-SAR, смогут лучше сканировать окружающую среду вокруг них, чтобы избежать столкновений и ориентироваться более точно, чем современные лазерные и оптические технологии в любых погодных условиях.
Исследовательская группа NTU говорит, что ее новая технология привлекла внимание многих транснациональных корпораций, в том числе аэрокосмической компании Space X; Голландская полупроводниковая компания NXP; Японский гигант электроники Panasonic и французский спутник Thales Alenia Space.
Ассистент Команда Prof Zheng теперь разрабатывает радарную систему на основе фазированной решетки для массива 10 X 10, причем каждый канал использует новый радарный приемопередатчик. Исследователи ожидают разработки радарной системы формирования луча в течение примерно 2 - 3 лет. По их оценкам, это будет за 3-6 лет до того, как чип будет готов для коммерческого использования.