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皓天鑫
麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(jì)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?yàn)閮H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(jì)算機(jī)科學(xué)系(EECS)完成博士學(xué)位的Nathan Monroe說。“因此，它是機(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?yàn)槲覀冎皇窃谟?jì)算機(jī)中改變一些比特。”
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(diǎn)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(shí)時工作的。傳統(tǒng)上，計(jì)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(jì)算機(jī)芯片上避免了這一點(diǎn)。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(dú)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(dú)電源的需求。
“在這項(xiàng)研究之前，人們確實(shí)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。“”我們看到了這個機(jī)會，而且還利用一些獨(dú)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(shí)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。”
“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?yàn)樘掌澆梢钥创毫拥奶鞖猓?rdquo;Monroe說。
Monroe和他的團(tuán)隊(duì)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?yàn)樗茌p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(shí)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。
原標(biāo)題：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
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