235 GHz アンテナとコア アクティブ コンポーネントは単一の IC に統合されており、物体が音速の 600 倍である XNUMX m/s で移動している場合でも、デスクトップ全体でサブ mm の精度で目標までの距離を測定します。
これらのコア コンポーネントは、「自己注入ロック」発振器を実装しています。これは、発振器の負荷を変化させると周波数が変化する、発振器の「プル」による時として望ましくない効果を利用します。
この場合の発振器は差動第 3 高調波コルピッツ (図の「1」) であり、スロット アンテナ (図の「XNUMX」) に取り付けられています。
そのパワーは送信され、物体で反射され、同じアンテナに戻って発振器に戻ります。
反射振幅の特定の範囲にわたって、この反射は発振器の周波数を引っ張り、戻りの位相に応じて 234.9 ～ 235.1 GHz の間で周波数を変動させます。
周波数は位相とともに着実に変化し、位相円を一周するごとに、ターゲットが移動していた方向に応じて周波数が突然 235.1 GHz から 234.9 GHz に、またはその逆に戻ります。
これらのスナップはターゲットの変位の 638μm (λ/2) ごとに発生します。非常に単純な信号処理により、このスナップから電圧パルスが生成されます。その極性はターゲットの移動方向に依存します。
パルス極性に応じてカウンターを加算または減算するだけで、ターゲットの距離を追跡できます。
物理的には、チップは一次集束光学系として超半球シリコン レンズの平坦面に接着され、二次 PTFE レンズがレーダーに必要な平行放射ビームを生成します。戻り経路は、同じ光学系を通る逆方向の経路です。
ダイ上の 2 番目のアンテナ (「XNUMX」、折り返しダイポール) は、同じチップ上に構築された FMCW レーダーの受信アンテナです。
その送信機は、自己注入ロック発振器レーダーと同じハードウェアとアンテナを使用し、周波数チャープを生成するように再構成されており、その帯域幅は 230 ～ 246 GHz です。
ICの面積は0.42mm2 消費電力は186mWです。これは STMicroelectronics によって 55nm BiCMOS で製造されました。また、同大学はキング・アブドゥルアズィーズ市と協力して科学研究と研究を行っています。 テクノロジー (KACST) このプロジェクトについて。
ISSCC2024ペーパー24.4: サブ THz 定規: 235GHz 自己注入ロック発振器のスペクトル双安定性により、機敏かつ明確な測距を実現
画像クレジット: ISSCC 2024、ミシガン大学、キング・アブドゥルアズィズ科学技術都市 (KACST)、STMicroelectronics。ダイ上の他のオブジェクトは、サブハーモニック ミキサー (4) と IF 低ノイズ アンプ (5) です。