235GHz 안테나와 핵심 활성 구성 요소는 단일 IC에 통합되어 있으며, 물체가 음속의 두 배인 600m/s로 움직이는 경우에도 데스크탑 전체에서 XNUMXmm 미만의 정확도로 대상까지의 범위를 측정합니다.
이러한 핵심 구성 요소는 발진기의 부하를 변경하면 주파수가 변경되는 발진기 '당김'의 바람직하지 않은 효과를 활용하는 '자체 주입 잠금' 발진기를 구현합니다.
이 경우 발진기는 차동 3차 고조파 Colpitts(다이어그램에서 '1')이며 슬롯 안테나(다이어그램에서 'XNUMX')에 연결됩니다.
그 전력은 전송되어 물체에 반사된 다음 동일한 안테나로 돌아와 발진기로 돌아갑니다.
특정 범위의 반사 진폭에서 이 반사는 발진기의 주파수를 끌어당겨 반환 위상에 따라 234.9~235.1GHz 사이에서 진동합니다.
주파수는 위상 원을 완전히 한 바퀴 돌 때마다 주파수가 갑자기 되돌아갈 때까지 위상에 따라 꾸준히 변합니다. 대상이 이동하는 방향에 따라 235.1GHz에서 234.9GHz로 또는 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
이러한 스냅은 대상 변위의 638μm(λ/2)마다 발생하며 매우 간단한 신호 처리는 이 스냅에서 전압 펄스를 생성하며 극성은 대상 이동 방향에 따라 달라집니다.
펄스 극성에 따라 카운터에 간단히 추가하거나 빼면 목표 거리를 추적할 수 있습니다.
물리적으로 칩은 기본 초점 광학 장치인 초반구형 실리콘 렌즈의 평평한 면에 접착된 다음 보조 PTFE 렌즈가 레이더에 필요한 평행 방사 빔을 생성합니다. 복귀 경로는 동일한 광학 장치를 통한 역방향 여행입니다.
다이의 두 번째 안테나('2', 접힌 쌍극자)는 동일한 칩에 내장된 FMCW 레이더용 수신 안테나입니다.
송신기는 자체 주입 잠금 발진기 레이더와 동일한 하드웨어 및 안테나를 사용하며 주파수 처프를 생성하도록 재구성되었으며 대역폭은 230~246GHz입니다.
IC의 면적은 0.42mm입니다.2 186mW를 소비합니다. 이는 STMicroelectronics에서 55nm BiCMOS로 제작했으며, 대학은 King Abdulaziz City for Science and and Technology (KACST)가 이 프로젝트에 참여하고 있습니다.
ISSCC 2024 논문 24.4: Sub-THz 눈금자: 민첩하고 명확한 범위 지정을 위한 235GHz 자체 주입 잠금 발진기의 스펙트럼 쌍안정성
이미지 출처: ISSCC 2024, 미시간 대학교, KACST(King Abdulaziz City for Science and Technology), STMicroelectronics. 다이의 다른 개체는 하위 고조파 믹서(4)와 IF 저잡음 증폭기(5)입니다.