Исследователи из Сиднейского университета разработали новый тип радара, который может измерять объекты с точностью до сантиметров. В новой технике используется фотонная система для генерации сигналов с гораздо более широкой полосой пропускания, что позволяет радару более точно обнаруживать более мелкие объекты и даже использоваться для мониторинга жизненно важных показателей пациентов в больницах.
Радар работает, излучая радиочастотные сигналы и анализируя, как они отражаются, выявляя местоположение, форму и скорость интересующего объекта, например самолета. Чаще всего используются частоты в несколько сотен мегагерц, которые возвращают изображения с разрешением в масштабе метров. Использование более высоких частот может позволить радару фиксировать более мелкие детали, но это также расширяет полосу пропускания. Это требует гораздо более мощной обработки сигналов, что, в свою очередь, раздувает стоимость и сложность системы.
Фотонный радар может помочь решить эту проблему. Эта технология по-прежнему излучает микроволны, но вместо этого сигналы генерируются и обрабатываются с помощью лазеров, что дает гораздо более высокую частоту в более широкой полосе пропускания.
Оптимизация фотонной системы. Фото: University of Sydney.
В новом исследовании, исследователи разработали усовершенствованную фотонную радиолокационную систему, которая вырабатывала сигналы с полосой пропускания 11 ГГц с центром на частоте 34 ГГц. Важно отметить, что электронные компоненты, управляющие этим, работают на частотах всего от 40 до 80 МГц, что упрощает требования к системе. В результате полученные радиолокационные изображения имеют гораздо более высокое разрешение, всего 1,3 см.
Во время испытаний, фотонный радар мог отображать небольшие объекты размером всего 3х4 см. В другом случае в качестве доказательства концепции исследователи сфотографировали коммерческий беспилотник и даже смогли увидеть вращающиеся лопасти.
Но команда считает, что последствия для здравоохранения более интересны, так как энергия радара настолько мала, что радиационное поражение исключено.
Поэтому в дополнение к обычному обнаружению объектов, для которого используется радар, команда говорит, что новый фотонный радар также можно использовать в качестве неинвазивного способа удаленного мониторинга жизненно важных показателей пациента, таких как дыхание и частота сердечных сокращений.
В конечном счете, устройство может поместиться в фотонный чип, который достаточно мал, чтобы встраиваться в электронные устройства, такие как смартфон.
Далее команда планирует протестировать новую систему на жабах, потому что их тяжелое дыхание делает их хорошими помощниками в испытаниях, и на следующем шаге, в конечном итоге, на людях.
Исследование было опубликовано в журнале Laser and Photonics Review.
Источник: University of Sydney.
