Ses antennes de 235 GHz et les composants actifs de base sont intégrés sur un seul circuit intégré et, sur un ordinateur de bureau, il mesure la portée d'une cible avec une précision inférieure au millimètre, même si l'objet se déplace à 600 m/s, soit deux fois la vitesse du son.
Ces composants de base mettent en œuvre un oscillateur « à auto-injection-verrouillage », qui exploite l'effet parfois indésirable de « traction » de l'oscillateur où la variation de la charge sur un oscillateur modifie sa fréquence.
L'oscillateur dans ce cas est un Colpitts différentiel de seconde harmonique (« 3 » dans le diagramme) et il est attaché à une antenne à fente (« 1 » dans le diagramme).
Sa puissance est transmise, réfléchie par l'objet, et retourne dans la même antenne pour revenir dans l'oscillateur.
Sur une certaine plage d'amplitudes réfléchies, cette réflexion tire la fréquence de l'oscillateur, la faisant osciller entre 234.9 et 235.1 GHz selon la phase du retour.
La fréquence varie régulièrement avec la phase jusqu'à ce que, à chaque tour complet du cercle de phase, la fréquence revienne soudainement : de 235.1 à 234.9 GHz ou vice versa selon la direction dans laquelle la cible se déplaçait.
Ces claquements se produisent tous les 638 μm (λ/2) de déplacement de la cible – et un traitement du signal assez simple produit une impulsion de tension à partir de ce claquement, dont la polarité dépend de la direction du mouvement de la cible.
Le simple fait d'ajouter ou de soustraire d'un compteur en fonction de la polarité de l'impulsion permet de garder une trace de la distance cible.
Physiquement, la puce est collée au côté plat d'une lentille hyperhémisphérique en silicium comme optique de focalisation principale, puis une lentille secondaire en PTFE produit le faisceau de rayonnement parallèle nécessaire au radar. Le chemin du retour est un voyage inverse selon la même optique.
La deuxième antenne sur la puce (« 2 », un dipôle replié) est l'antenne de réception d'un radar FMCW construit sur la même puce.
Son émetteur utilise le même matériel et la même antenne que le radar oscillateur à verrouillage automatique, reconfiguré pour produire un signal de fréquence – sa bande passante est de 230 à 246 GHz.
Le CI a une superficie de 0.42 mm2 et consomme 186 mW. Il a été fabriqué par STMicroelectronics en BiCMOS 55 nm – et l'université a également travaillé avec la Ville du roi Abdulaziz pour la science et la technologie. Technologie (KACST) sur ce projet.
Document ISSCC 2024 24.4: Règle sub-THz : bistabilité spectrale dans un oscillateur verrouillé par auto-injection de 235 GHz pour une portée agile et sans ambiguïté
Crédit image : ISSCC 2024, Université du Michigan, King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST), STMicroelectronics. Les autres objets sur le dé sont : un mélangeur de sous-harmoniques (4) et un amplificateur IF à faible bruit (5).