Yeni düşük güçlü milimetre dalga teknolojisi: geleceğin akıllı telefonları radarla donatılabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda Japon bilim adamları, güç kaynağı voltajı 0,5V kadar düşük ve frekans kapsamı 80 GHz ila 106 GHz olan düşük güçlü bir milimetre dalga amplifikatörü geliştirdiler. Deep Depletion Channel (DDC) teknolojisi kullanılarak üretilmiştir ve bu kadar düşük bir besleme voltajıyla W bandında (75 (110 GHz) çalışan ilk amplifikatördür.
Anahtar kelime
Milimetre dalgası, radar, akıllı telefon, otonom sürüş
arka fon
Bugün tanıtacağımız yenilikçi teknolojik başarılar, önemli bir ileri teknoloji ile ilgilidir. Bu:
Milimetre dalgası
Milimetre dalga, dalga boyu 1 milimetre ile 10 milimetre arasında ve frekansı 30 GHz ile 300 GHz arasında olan elektromanyetik dalgaları ifade eder. Mikrodalga ve uzak kızılötesi dalganın örtüşen dalga boyu aralığında yer alır, bu nedenle iki tür spektrum özelliğine sahiptir.
Aşağıdaki avantajlara sahiptir:
-
Frekans spektrumu geniştir ve bant genişliği oldukça geniştir.
-
Işın dardır, bu nedenle çözünürlük yüksektir ve parazit önleme iyidir.
-
İletim, iklimden çok daha az etkilenir ve tüm hava koşullarına sahip olduğu düşünülebilir.
-
Minyatürleştirmek daha kolay.
-
Gözlem hassasiyeti yüksektir.
Bu nedenle milimetre dalga teknolojisi, aşağıdakiler gibi birçok alanda uygulanabilir:
-
Bilimsel araştırma Radyo astronomisi, uzaktan algılama teknolojisi gibi. Meteorolojik parametreleri uzaktan algılamak için yüksek çözünürlüklü milimetre dalga radyometreleri kullanılabilir; uzaydaki radyasyon spektrumunu tespit etmek ve yıldızlararası maddenin bileşimini çıkarmak için milimetre dalga ve milimetre altı dalga radyo teleskopları kullanılabilir.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
-
İletişim Örneğin 5G iletişiminde, "Flex5Gware Projesi: 5G Platformunu Destekleme ve Anahtar Teknoloji Araştırma ve Geliştirme" yazısında tanıttığım RF ön uçlarında ve antenlerde milimetre dalga teknolojisi; ayrıca yeryüzünde noktadan noktaya iletişim veya uydular kullanılacaktır. Haberleşme veya yayıncılık anlamında, güçlü gizleme ve anti-parazite sahip olduğu için milimetrik dalgalar da kullanılır, bu nedenle noktadan noktaya milimetre dalga iletişimi, yüksek gizlilikli iletişim alanında, milimetre dalga bant spektrumu ise uydu haberleşmesinde kullanılır. Bol kaynakların avantajı.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
-
radar Milimetre dalga teknolojisi ile yapılan radarlar, tanklar, uçaklar ve gemiler için kısa menzilli yangın kontrol radarlarında, ayrıca önleme hedefleri için radarlarda, füze yönlendirme sistemlerinde ve otomotiv radarlarında yaygın olarak kullanılabilir.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
-
Güvenlik kontrolü, Milimetre dalga görüntüleme teknolojisi, tespit edilen nesneyi etkili bir şekilde görüntüleyebilir ve havaalanı güvenlik denetiminde uygulanır.
-
Tıbbi tedavi Tıbbi araştırmalara göre, milimetre dalgalarının ve insan dokularının doğal frekansları benzerdir, bu da insan vücudu işlevlerini iyileştirmek ve hastalıkları tedavi etmek için insan makromoleküler dokularının rezonansına neden olabilir.
Bununla birlikte, milimetre dalga teknolojisinin başarılı ticari kullanımı için, devrenin güç tüketimini kontrol etmek çok önemlidir.
Yenilikçilik
Kısa süre önce, Hiroshima Üniversitesi ve Mie Fujitsu Semiconductor (MIFS), 0.5V kadar düşük besleme voltajı ve 80 GHz ila 106 GHz frekans kapsama alanına sahip, düşük güçlü bir milimetre dalga amplifikatörünün geliştirildiğini duyurdu. MIFS'in Derin Tükenme Kanalı (DDC) teknolojisi kullanılarak üretilmiştir ve bu kadar düşük bir güç kaynağı voltajında çalışabilen ilk W-bant (75110 GHz) amplifikatörüdür.
W bandı, araç radarları tarafından kullanılan frekansları kapsar. Otomobillerin karmaşık destekli sürüş ve otonom sürüş fonksiyonları, yerleşik radarın, gündüz veya gece, hatta şiddetli hava koşulları altında "görülebilir" olabilen milimetre dalga tarama özelliklerine sahip olmasını gerektirir. Böyle bir "aşamalı dizi" genellikle yüzlerce verici ve alıcıdan oluşur.
teknoloji
Gittikçe daha fazla otomobil elektrikli, yani pillerle çalıştırılsa da, bu devrelerin yine de düşük güç tüketimi olması gerekiyor. Besleme voltajını düşürmek en etkili yoldur. Ancak gerilim düştükçe transistörün performansı düşecektir, bu nedenle 0.5V kadar düşük gerilimde çalışabilen W-band amplifikatörü yoktur.
Bununla birlikte, araştırma ekibi, DDC teknolojisini Tokyo Üniversitesi'nin tasarım teknolojisiyle birleştirdikleri için 0,5V voltajda çalışabilen bir W-bant amplifikatörü başarıyla gösterdi. DDC teknolojisi, düşük voltaj koşullarında bile silikon MOS transistörlerinin yüksek performans elde etmesini sağlayabilir ve MIFS şu anda bu tür transistörleri üretmek için 55 nanometre CMOS işlemine sahiptir. Bu tasarım tekniği, milimetre dalga frekans bandındaki transistörlerin ve devrelerin performansını daha da geliştirir.
değer
Bu yeniliğin ve ilgili uygulamaların değeri ile ilgili olarak, Hiroshima Üniversitesi'nden Profesör Minoru Fujishima şunları söyledi:
"Artık böylesine düşük güçlü bir W-bant devresi gerçekten gerçekleştirildiğine göre, onu nasıl kullanacağımızı düşünmeliyiz. Uygulama alanı yalnızca araba radarı ile baz istasyonu arasındaki yüksek hızlı iletişim değildir. Akıllı telefonunuzda bir radarınız varsa, Ne olacak Günümüzün akıllı telefonları, ivmeyi, duyulabilir sesi, görünür ışığı ve dünyanın manyetik alanını şimdiden algılayabiliyor, ancak sadece bir aktif algılama cihazı var: LED (ışık yayan diyot), birkaç metreye kadar aydınlatabilir. Akıllı telefonunuza bir milimetre dalga radarı ekleyin ve bunun birincil radar olarak adlandırılması gerekmez (yalnızca iletilen dalgaları algılar). Akıllı telefonunuz, arkadaşınızın cep telefonu radarından gelen dalgalara yanıt verebilir ve bazı sinyalleri geri gönderebilir. Oyunlar dahil pek çok yeni uygulama var. "
Bu yenilikçi buluşun, gelecekteki milimetre dalga radar teknolojisinin akıllı telefonlar gibi minyatürleştirilmiş elektronik cihazlarda kullanılmasını sağlayarak çeşitli oyunlar gibi daha fazla uygulamayı beraberinde getireceği görülebilmektedir. Ek olarak, uygulamaları kesinlikle araçları, bisikletleri, motosikletleri vb. İçerir.
(Resim kaynağı: Hiroşima Üniversitesi)
Ayrıca Profesör Fujishima şunları ekledi:
"Tasarladığımız 0.5V W-bantlı amplifikatörün güvenilirlik için bir başka önemli anlamı daha var. Araştırmacılarımız, bazı büyük konferanslarda gösterilen milimetre dalga devrelerinin, sürmesi zor olan 1V veya daha yüksek gerilimlere sahip olduğunu biliyor. Bunları ölçerseniz, Birkaç gün veya birkaç saat içinde, birkaç yıl yerine cinsiyetlerinin düştüğünü fark edecekler. Bunun nedeni "ateşli taşıyıcı etkisi". Yakında "görme yeteneğinizi" kaybedecek bir araba istemiyorsunuz. Otomotiv. 0,5V voltaj, sıcak taşıyıcıların oluşumunu önemli ölçüde azaltacaktır. "
gelecek
Mie Fujitsu Semiconductor'da Teknoloji Geliştirme Müdür Yardımcısı Mutsuaki Kai şunları söyledi:
"Geleneksel CMOS teknolojisi ile karşılaştırıldığında, DDC transistörlerimiz düşük güçte çalışma açısından daha iyi performansa sahiptir. Bu üstün performansların milimetre dalga frekans bandına kadar genişletilebileceğini kanıtladık. Bizimle Hiroshima Üniversitesi arasındaki ilişki hakkındaki fikrim İşbirliğinden memnun kaldık. Bu araştırmayı daha da ilerletmek için DDC'nin teknik yeteneklerini en üst düzeye çıkaran bir tasarım ortamı oluşturmayı planlıyoruz. "
Araştırma ekibi, düşük voltajlı milimetre dalgalı CMOS devrelerinin olanaklarını genişletmeye devam etmeyi planlıyor.
Referans
[1] https://www.hiroshima-u.ac.jp/en/news/39778
[2] K. Katayama, S. Amakawa, K. Takano, T. Yoshida, M. Fujishima, K. Hisamitsu ve H. Takatsuka, "0.5 V besleme voltajına sahip 80-106 GHz CMOS amplifikatörü", IEEE Radyo Frekansı Entegre Devreler Sempozyumu (RFIC), Haziran 2017.
Değişimi daha fazla tartışması gereken arkadaşlar, lütfen yazarla doğrudan WeChat: JohnZh1984 üzerinden iletişime geçin veya WeChat genel hesabını izleyin: IntelligentThings.
