Urządzenie, które ujarzmia fale submilimetrowe. Jest mniejsze, ale nie mniej wydajne od konkurencji

Układ reflektorowy złożony z niemal 10 000 anten w niewielkich rozmiarów urządzeniu z wysoką precyzją skupia wiązkę fal submilimetrowych i może zapewnić szereg przydatnych zastosowań.

Naukowcy związani z MIT stworzyli urządzenie, które pozwala im skupiać wiązkę energii elektromagnetycznej z wysoką precyzją. Dzięki takiemu rozwiązaniu w przyszłości mogłyby powstać w urządzenia umożliwiające wykonywanie obrazowania bezpieczniejszego niż z użyciem promieniowania rentgenowskiego. Poza tym w grę wchodzi tworzenie urządzeń tworzących obrazy w wysokiej rozdzielczości – byłyby one wytrzymalsze od obecnie stosowanych, a jednocześnie znacznie mniejsze.

Czytaj też: Powstał detektor promieniowania rentgenowskiego nowej generacji. Nadchodzi przełom w obrazowaniu komórek

Autorzy projektu zademonstrowali możliwości swojego urządzenia generując trójwymiarowe obrazy podobne do zapewnianych przez urządzenia typu LiDAR. Układ reflektorowy wykorzystuje jednak fale terahercowe zamiast światła, dlatego może działać w deszczu, mgle czy śniegu. Wygenerowane obrazy radarowe miały dwukrotnie wyższą rozdzielczość kątową niż te wytwarzane przez radar tak duży, że widać go z… kosmosu. I choć radar na Cape Code może pokryć znacznie większy obszar, nowe urządzenie jest pierwszym zapewniającym rozdzielczość klasy wojskowej w sferze komercyjnej.

Układ reflektorowy wywodzący się z MIT wykorzystuje jedno główne źródło energii do wystrzeliwania fal submilimetrowych w kierunku anten. Te odbijają energię w kierunku kontrolowanym przez badaczy, a antena generuje opóźnienie czasowe dzięki któremu wiązka zostaje skupiona w określonym kierunku. Przesuwnik fazowy, wykonany z dwóch tranzystorów zużywa o połowę mniej energii niż w konkurencyjnych projektach. Poza tym, typowe przesuwniki fazowe zazwyczaj wymagają zewnętrznego źródła zasilania, co komplikuje pobór mocy i wywołuje nagrzewanie się urządzeń. W tym przypadku w ogóle nie dochodzi do poboru energii.

Fale submilimetrowe mogą pomóc w konstruowaniu autonomicznych samochodów i dronów

Na tym usprawnienia się nie kończą. Obliczenie i przekazanie wystarczającej ilości bitów do kontrolowania niemal 10 000 anten jednocześnie byłoby problematyczne, dlatego naukowcy zintegrowali układ antenowy bezpośrednio na chipach. A jako że przesuwniki fazowe są małe, to udało się zapewnić około 99 procent miejsca na chipie, które może zostać wykorzystane do przechowywania informacji.

Czytaj też: Autonomiczne drony, samochody, pociągi – co dalej? Jakie są granice autonomii?

Jeśli chodzi o wysoką wydajność, to jest ona zapewniana przez około 10 000 anten. Kluczowa okazała się konstrukcja chipów z 49 antenami na każdym. Następnie zostały one ułożone na matrycy w ilości 14 x 14 i zszyte za pomocą mikroskopijnych złotych drutów zdolnych do przesyłania sygnałów i zapewniających zasilanie. Przy masowej produkcji takie urządzenia mogłyby być wykorzystywane w produkcji autonomicznych samochodów i dronów (do obserwacji otoczenia) oraz w wykonywaniu bezpiecznych dla organizmu skanów ciała, które mogłyby odbywać się w ciągu zaledwie kilku sekund.