Radar gennem væggen på lille chip har en enkelt sender, tre modtagere

En radar gennem væggen, bygget på en chip mindre end et riskorn, er udviklet af et team af forskere ved Indian Institute of Science (IISc), ledet af Gaurab Banerjee, Lektor ved Institut for Elektrokommunikationsteknik.

Udviklet ved hjælp af Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) teknologi, denne radar har en enkelt sender, tre modtagere, og en avanceret frekvenssynthesizer, der er i stand til at generere komplekse radarsignaler, alt sammen pakket til en lille chip. Dens lille størrelse kan muliggøre masseproduktion til en lav pris. Sådanne radarer har vidtgående anvendelser i forsvarssektoren, samt områder som sundhedsvæsen, transport og landbrug.

"Kun en håndfuld lande i verden i dag har evnen til at sætte hele elektronikken i en radar på en chip, " siger Banerjee.

Radarer arbejder efter princippet om at kaste et signal fra et objekt og måle forsinkelsen i signalets tilbagevenden. Disse signaler analyseres for at identificere objektet - endda rekonstruere et groft billede af det - eller bestemme, hvor det er, eller hvor hurtigt det bevæger sig. En udvidelse af denne teknologi er en through-the-wall radar (TWR), som arbejder ud fra princippet om, at radiobølger kan trænge igennem vægge, når lys ikke kan.

"TWR-billeddannelse har altid været et af de mest udfordrende radardesignproblemer, " siger Banerjee. For det første, signalet kan blive betydeligt dæmpet, mens det passerer gennem vægge. For at overvinde dette, radiobølger bestående af et stort antal frekvenser skal bruges, hvilket kan komplicere designet. Disse radarer bruger også et mere komplekst signal, kendt som en kvidren, som kræver tilpasset elektronik såsom en mikrobølgesender, en modtager og en frekvenssynthesizer.

Med deres design, IISc-teamet har nu formået at presse alle disse elektroniske komponenter til en enkelt, lille chip. De brugte nye arkitektoniske og kredsløbsdesignteknikker til at overvinde udfordringer, der er specifikke for radarer - såsom designet af en transceiver med bred fraktionel båndbredde. "De samme designteknikker, som har muliggjort mindre og billigere smartphones, kan nu bruges til at miniaturisere den komplekse elektronik i et radarsystem til en lille chip, " siger Banerjee.

Selvom chippen oprindeligt blev udviklet til lufthavnssikkerhedsrelaterede applikationer, Banerjees gruppe udforsker også applikationer inden for andre områder såsom sundhedspleje.

For eksempel, det kan bruges til at overvåge ældre menneskers helbred. Der er mere end 100, 000, 000 ældre mennesker i Indien, hvor mange bor alene. Hvis de glider og falder, og det bliver uopdaget, det kan føre til alvorlige langsigtede problemer.

Selvom kameraer og wearables er blevet brugt til at overvåge deres bevægelser, der er bekymringer om privatlivets fred og besvær. TWR radarsystemer, derfor, tilbyde et praktisk alternativ.

"Det kan være muligt for et centralt placeret TWR-system at scanne huset, og konstruere en model af, hvornår en person står eller sidder ned. Hvis der er en pludselig ændring i gang på grund af et fald, det kan udløse en alarm, " siger Banerjee. "Det kunne også overvåge vejrtrækning og respirationsfrekvenser og vurdere sværhedsgraden af ​​et fald."

Denne forskning blev finansieret af IMPRINT-programmet fra Indiens regering, med yderligere økonomiske bidrag fra ministeriet for udvikling af menneskelige ressourcer (MHRD) og Forsvarets Forsknings- og Udviklingsorganisation (DRDO). Bharat Electronics Limited (BEL), en forsvars-PSU, har været en aktiv industriel partner i dette IMPRINT-projekt siden starten.

Banerjees team undersøger i øjeblikket forskellige muligheder for at kommercialisere denne teknologi.