基于漏波相干层析成像技术的太赫兹波雷达

 
日本庆应义University大学和日本国立信息与通信技术研究所(NICT)的研究人员最近推出了一种基于称为漏波相干层析成像技术的太赫兹波雷达的新设计。他们的论文发表在《自然电子》上，可以帮助解决现有波雷达的某些局限性。
在过去的几年中，尤其是在智能和自动驾驶汽车的开发中，雷达，特别是毫米波雷达的使用已大大增加。雷达的距离和角分辨率通常分别受其带宽和波长限制。
太赫兹波具有比毫米波更高的频率和更短的波长，从而可以开发出占地面积更小，分辨率更高的雷达系统。但是，随着波长变短，由波衍射引起的衰减迅速增加。
补偿这种衰减的一种方法是在形成定向波束的同时发射波。尽管半导体技术的最新进展使得能够创建太赫兹振荡器，乘法器和接收器，但仍然缺少适合于生产用于光束转向的太赫兹移相器和用于输入/输出隔离的环行器的低损耗材料。这最终阻止了雷达系统在太赫兹范围内的发展。
“为避免这个问题，我们提出了一种新颖的方法来构建太赫兹雷达系统，而无需使用移相器和环行器，”负责这项最新研究的研究人员之一Yasuaki Monnai告诉TechXplore。 “在我们最近的研究中，我们提出了一种多功能波导，它可以在一个封装中实现雷达系统。”
作为行波天线的一种的漏波天线(LWA)可以沿随频率变化的方向发射波束。 Monnai和他的同事们提出了一种重新设计漏波天线的方法，该方法结合了两个对称性。一种是来自中心馈送波导的激发模式，另一种是泄漏波的定向耦合。
他们发现，以这种方式集成太赫兹雷达系统可以同时进行波束控制和零差检测过程。因此，它们的设计可用于创建紧凑而高分辨率的太赫兹波雷达，无需使用移相器，循环器，透镜或机械扫描仪即可检测方向和范围。
“我们提出的配置允许最初从波导一侧发射的目标的反向散射被另一侧捕获。捕获的波可以与传播到另一侧的参考波混合以进行检测。 ”，莫奈解释道。 “在这种硬件之上，我们通过处理通过扫频获得的数据来提取目标的方向，距离和速度。我们的方法为实现集成式太赫兹雷达系统铺平了道路，与毫米波雷达相比，其占地面积和分辨率更高，波雷达。”
研究人员已经根据他们的设计创建了概念证明，并表明这种雷达可用于收集非接触式心跳测量值，从而检测人的胸部表面在其衣服上的位移。将来，他们开发的雷达可能具有广泛的应用，例如在健康检查过程中实现更轻松，更快和更卫生的程序。
Monnai说：“我们在波导(硬件)优化方面还有很多工作要做。” “与此同时，我们需要进行更多的研究与开发，以过滤信号中的干扰，例如由衣服产生的部分波反射和不相关的身体运动所引起的干扰。我们也在努力开发能够检测身心健康的技术通过分析大量数据集来满足条件。”