Pesquisadores da Universidade Keio e do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT) do Japão introduziram recentemente um novo projeto para um radar de ondas terahertz baseado em uma técnica conhecida como tomografia de coerência de ondas com vazamento. Seu papel, publicado em Nature Electronics , poderia ajudar a resolver algumas das limitações do radar de ondas existente.

O uso de radar, particularmente radar de ondas milimétricas, aumentou significativamente nos últimos anos, particularmente no desenvolvimento de veículos inteligentes e autônomos. A distância e as resoluções angulares do radar são normalmente limitadas por sua largura de banda e comprimento de onda, respectivamente.

Ondas Terahertz, que têm frequências mais altas e comprimentos de onda mais curtos do que ondas milimétricas, permitem o desenvolvimento de sistemas de radar com uma pegada menor e resolução mais alta. À medida que os comprimentos de onda se tornam mais curtos, Contudo, a atenuação resultante da difração de onda aumenta rapidamente.

Uma forma de compensar essa atenuação é transmitindo ondas durante a formação de feixes direcionais. Embora os avanços recentes na tecnologia de semicondutores tenham permitido a criação de osciladores terahertz, multiplicadores e receptores, ainda há uma falta de materiais de baixa perda adequados para a produção de deslocadores de fase terahertz para direcionamento de feixe e circuladores para isolamento de entrada / saída. Em última análise, isso impede o desenvolvimento de sistemas de radar com ondas na faixa de terahertz.

"Para contornar este problema, criamos uma nova abordagem para construir um sistema de radar terahertz sem usar deslocadores de fase e circuladores, "Yasuaki Monnai, um dos pesquisadores que liderou o estudo recente, disse TechXplore. "Em nosso estudo recente, propusemos um guia de ondas multifuncional que implementa um sistema de radar em um pacote. "

Antenas com vazamento de ondas (LWAs), que são um tipo de antenas de ondas viajantes, pode lançar um feixe em uma direção que muda de acordo com a frequência. Monnai e seus colegas propuseram uma abordagem para redesenhar as antenas de ondas de vazamento de uma forma que incorpore duas simetrias; um no modo excitado do guia de onda alimentado pelo centro e outro no acoplamento direcional da onda que vaza.

Eles descobriram que a integração de um sistema de radar terahertz de tal forma permite a direção do feixe e os processos de detecção homódina ao mesmo tempo. Seu projeto pode, portanto, ser usado para criar radares de onda terahertz compactos e de alta resolução que podem detectar direção e alcance sem o uso de deslocadores de fase, circuladores, lentes ou scanners mecânicos.

"A configuração que propomos permite retroespalhamento de um alvo, que foi originalmente lançado de um lado do guia de ondas, para ser capturado pelo lado oposto. A onda capturada pode então ser misturada com uma onda de referência propagando-se por todo o lado oposto para detecção, "Monnai explicou." Além de tal hardware, extraímos a direção, distância e velocidade de um alvo, processando os dados adquiridos por meio de varredura de frequência. Nossa abordagem abre caminho para a realização de sistemas integrados de radar terahertz, alcançando uma pegada significativamente menor e maior resolução do que os radares de ondas milimétricas. "

Os pesquisadores já criaram uma prova de conceito baseada em seu projeto e mostraram que tal radar poderia ser usado para coletar medições de batimentos cardíacos sem contato, detectar deslocamentos da superfície do peito de uma pessoa através de suas roupas. No futuro, o radar que desenvolveram pode ter uma grande variedade de aplicações, por exemplo, permitindo mais fácil, mais rápido, e procedimentos mais higiênicos durante os exames de saúde.

"Ainda temos muito a fazer na otimização do guia de ondas (hardware), "Monnai disse." Ao mesmo tempo, precisamos de pesquisa e desenvolvimento com foco mais em software para filtrar distúrbios em sinais, por exemplo, causado por reflexos de ondas parciais de roupas e movimentos corporais irrelevantes. Também estamos tentando desenvolver técnicas que podem detectar condições de saúde física e mental, analisando um grande número de conjuntos de dados. "

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