MIT開發(fā)新太赫茲波成像傳感器 或使更高速的通信和視覺系統(tǒng)成為可能
據(jù)TechCrunch報道,你可能無法用眼睛看到它們,但在紅外光和微波之間的空間是電磁波譜的一個不可見的延伸,在那里電子和光學(xué)設(shè)備都無法操縱能量。不過,太赫茲波最酷的地方在于,它們很像X射線。人們可以用它們“看穿”某些固體材料,但沒有高劑量X射線輻射的副作用。在副教授Ruonan Han的領(lǐng)導(dǎo)下,麻省理工學(xué)院太赫茲集成電子組的研究人員正試圖“進(jìn)入”這個空間。??

麻省理工學(xué)院的實驗室工作臺剛剛完成了一個電子可轉(zhuǎn)向的太赫茲天線陣列,它的操作就像一個可控的鏡子。
結(jié)果是,通過使用這種撲克牌大小的技術(shù)片,研究人員正在推開大門。這項技術(shù)可能會使更高速的通信和視覺系統(tǒng)成為可能,這些系統(tǒng)可以透過霧氣或灰塵的環(huán)境看到。研究人員稱其為反射陣列,并解釋說它的操作就像一面可控的鏡子,其反射方向由計算機(jī)引導(dǎo)。
反射陣列將近10000個天線裝在一個小裝置上,能夠?qū)⒁皇掌澞芰烤_地聚焦在一個微小的區(qū)域。它可以精確而快速地控制,沒有任何移動部件。該設(shè)備產(chǎn)生的圖像可與激光雷達(dá)設(shè)備相媲美,但能夠穿透雨、霧和雪。研究人員聲稱,這是第一個可以為這種類型的商業(yè)設(shè)備創(chuàng)造軍事級別分辨率的解決方案。
“天線陣列非常有趣,因為僅僅通過改變供給每個天線的時間延遲,你就可以改變能量的集中方向,而且它是完全電子化的,”最近在麻省理工學(xué)院電氣工程和計算機(jī)科學(xué)系(EECS)完成博士學(xué)位的Nathan Monroe說?!耙虼耍菣C(jī)場那些大型雷達(dá)天線的替代品。我們可以做同樣的事情,但我們不需要任何移動部件,因為我們只是在計算機(jī)中改變一些比特?!?/p>
當(dāng)作為成像器使用時,1度寬的光束在傳感器前面的場景中的每個點上以之字形模式移動,形成三維深度圖像。與其他太赫茲陣列不同的是,他們的陣列可能需要幾個小時甚至幾天的時間來創(chuàng)建一個圖像,而他們的陣列是實時工作的。傳統(tǒng)上,計算和通信足夠的比特來同時控制10000根天線,將極大地減緩反射陣列的性能。研究人員通過將天線陣列直接集成到計算機(jī)芯片上避免了這一點。移相器非常簡單--只有兩個晶體管--這意味著他們能夠在芯片上保留大約99%的空間,用于存儲。其結(jié)果是,每個單獨的天線可以存儲一個不同的相位庫。雙晶體管移相器還有一個好處;將解決方案的功耗減半,并消除了對單獨電源的需求。
“在這項研究之前,人們確實沒有結(jié)合太赫茲技術(shù)和半導(dǎo)體芯片技術(shù)來做這種波束形成,”Han說?!啊蔽覀兛吹搅诉@個機(jī)會,而且還利用一些獨特的電路技術(shù),在芯片上想出了一些非常緊湊但也很高效的電路,因此我們可以有效地控制這些位置上的波的行為。通過利用集成電路技術(shù),現(xiàn)在我們可以實現(xiàn)一些元件內(nèi)的記憶和數(shù)字行為,這絕對是過去不存在的東西?!?/p>
“由于這種反射陣列工作迅速,而且非常緊湊,它可以作為自動駕駛汽車的成像器,特別是因為太赫茲波可以看穿惡劣的天氣,”Monroe說。
Monroe和他的團(tuán)隊正在努力獲得該技術(shù)的許可,以便通過一家初創(chuàng)公司將其推向市場,并建議該設(shè)備可以很好地適用于自主性無人機(jī),因為它很輕而且沒有移動部件。此外,該技術(shù)可以應(yīng)用于安全環(huán)境,實現(xiàn)非侵入式的身體掃描,可以在幾秒鐘內(nèi)而不是幾分鐘內(nèi)完成。
























