Wysokiej jakości „ćwierkanie” do samochodowego, przemysłowego radaru mmWave

Imek zademonstrował pętlę synchronizacji fazowej (PLL) małej mocy, która generuje wysokiej jakości sygnały fali ciągłej z modulacją częstotliwości (FMCW) dla radaru mmWave, który może być używany w radarach samochodowych i przemysłowych krótkiego zasięgu. Radary FMCW popularne w służbie zdrowia, motoryzacji i przemyśle wysyłają fale sinusoidalne, które zwiększają się wraz z odległością. Fale te, zwane „ćwierkaniem”, służą do określania odległości, gdy ćwierkanie odbija się od obiektu i miesza się z wychodzącymi ćwierkaniami, wyjaśnia imec w komunikat prasowy. Sygnały FMCW muszą być jednak sygnałami wysokiej jakości.

Innowacją Imec jest cyfrowo skalibrowana pompa ładująca (CP) PLL, która generuje ćwierkanie tak szybko, jak 12 µs, z tak niskim błędem modulacji częstotliwości jak 41 kHz (rms-FM-error). Niska moc pojawia się, gdy PLL może się wyłączyć po wysłaniu ćwierkania w jednej serii. Imec mówi, że PLL ma szybkie uruchamianie i resetowanie, z wysoce liniowymi, wysokiej jakości sygnałami chirp skupionymi wokół 16 GHz z szerokością pasma chirp 1.5 GHz.

„Aplikacje obejmują czujniki radarowe w kabinie do monitorowania obecności, ruchu i dobrego samopoczucia kierowcy i pasażerów, a także czujniki poza kabiną do wspomagania parkowania lub wykrywania pojazdów” powiedziany Ilja Ocket, kierownik programu w imec. „Nasz PLL otwiera również drzwi do zastosowań radarowych w robotyce – pomyśl o czujnikach radarowych w kobotach, aby zwiększyć bezpieczeństwo i efektywność interakcji człowiek-robot w środowiskach przemysłowych – a także do czujników radarowych montowanych na małych poruszających się obiektach lub pojazdach, takich jak drony. Na ISSCC prezentujemy funkcjonalną demonstrację, która integruje nasz CP-PLL z istniejącymi blokami odbiornika i nadajnika radaru 140 GHz imec, aby pokazać potencjał technologii dla przyszłych zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych. PLL można również wykorzystać do konwersji w górę do sygnałów radarowych mmWave o innych częstotliwościach nośnych, np. 80 GHz”.

Przeskoczenie luki terahercowej

Naukowcy z Power and Wide-band-Gap Electronics Research Lab (POWERlab) w Szkole Inżynierii EPFL wymyślili sposób na szybsze przesyłanie danych przez urządzenia elektroniczne — działające na częstotliwościach elektromagnetycznych w zakresie teraherców (od 0.3 do 30 THz). Elison Matioli i Mohammad Samizadeh Nikoo wytrawili wzorzyste styki w odległości poniżej długości fali na półprzewodniku wykonanym z azotku galu i azotku indu i galu. Znane jako metastruktury, styki te umożliwiają kontrolowanie pól elektrycznych wewnątrz urządzenia. Ta kontrola może przynieść niezwykłe właściwości, które nie występują w przyrodzie, zgodnie z a komunikat prasowy.

„Odkryliśmy, że manipulowanie polami o częstotliwości radiowej w mikroskopijnych skalach może znacznie zwiększyć wydajność urządzeń elektronicznych bez polegania na agresywnym zmniejszaniu skali” – powiedział Samizadeh Nikoo. Zespół wykorzystał metody optyczne, aby uniknąć luki terahercowej w nowoczesnej elektronice.

„Zdolność do kontrolowania indukowanych częstotliwości radiowych wynika z połączenia styków o wzorach o długości mniejszej niż długość fali oraz sterowania kanałem elektronicznym z przyłożonym napięciem. Oznacza to, że możemy zmienić zbiorowy efekt wewnątrz metaurządzenia poprzez indukowanie elektronów (lub nie)” – mówi Matioli.

Matioli zdaje się sugerować rezygnację z kurczenia się tranzystorów. „Pojawiają się nowe prace opisujące coraz mniejsze urządzenia, ale w przypadku materiałów wykonanych z azotku galu najlepsze urządzenia pod względem częstotliwości publikowane były już kilka lat temu” – mówi Matioli. „Po tym naprawdę nie ma nic lepszego, ponieważ wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru urządzenia stajemy przed fundamentalnymi ograniczeniami. Dzieje się tak niezależnie od użytego materiału”.

Zespół opublikował swoje odkrycia w niedawnym artykule w czasopiśmie Nature. Samizadeh Nikoo, M., Matioli, E. Elektroniczne metaurządzenia do zastosowań terahercowych. Przyroda 614, 451–455 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05595-z

Czujniki kwantowe wykrywają korelacje

Zespół z Narodowego Laboratorium Argonne w Departamencie Obrony Stanów Zjednoczonych odkrył nową metodę wykrywania natężenia pola magnetycznego w wielu punktach jednocześnie. komunikat prasowy. Korzystając z czujników kwantowych, które mogą wychwytywać maleńkie pola magnetyczne powstające w wyniku ruchu pojedynczych elektronów, zespół znalazł sposób na konwersję spinu na ładunek, aby uzyskać dokładne dane, na których przeprowadzili kowariancję. Dzięki konwersji i kowariancji zespół uzyskał dostęp do szczegółów atomowych i subatomowych, których wcześniej nie posiadał, w ten sposób mieli znaleźć lub obalić poprawki w danych z czujników kwantowych.

Zespół nazywa to magnetometrią kowariancji i oszczędza czas po początkowym trafieniu podczas wykonywania dokładnych pomiarów. Centrum badań kwantowych Q-NEXT wspierało badania zespołu.