Его антенны 235 ГГц и основные активные компоненты интегрированы в одну микросхему, а на настольном компьютере он измеряет дальность до цели с точностью до миллиметра, даже если объект движется со скоростью 600 м/с, что в два раза превышает скорость звука.
Эти основные компоненты реализуют генератор с «самовпрыском», который использует иногда нежелательный эффект «вытягивания» генератора, когда изменение нагрузки на генератор изменяет его частоту.
Генератор в данном случае представляет собой дифференциальный генератор второй гармоники Колпитца («3» на схеме), присоединенный к щелевой антенне («1» на схеме).
Его мощность передается, отражается от объекта и возвращается в ту же антенну, чтобы попасть обратно в генератор.
В определенном диапазоне отраженных амплитуд это отражение тянет частоту генератора, раскачивая ее между 234.9 и 235.1 ГГц в зависимости от фазы возврата.
Частота постоянно меняется в зависимости от фазы, пока после каждого полного оборота вокруг фазового круга частота внезапно не возвращается обратно: от 235.1 до 234.9 ГГц или наоборот, в зависимости от того, в каком направлении двигалась цель.
Эти щелчки происходят каждые 638 мкм (λ/2) смещения цели – и довольно простая обработка сигнала создает в результате этого щелчка импульс напряжения, полярность которого зависит от направления движения цели.
Простое добавление или вычитание счетчика в зависимости от полярности импульса позволяет отслеживать расстояние до цели.
Физически чип прикрепляется к плоской стороне гиперполусферической кремниевой линзы в качестве первичной фокусирующей оптики, а вторичная линза из ПТФЭ создает параллельный пучок излучения, необходимый для радара. Обратный путь — обратный путь через ту же оптику.
Вторая антенна на кристалле («2», сложенный диполь) — это приемная антенна для радара FMCW, построенная на том же чипе.
В его передатчике используется то же оборудование и антенна, что и в радаре с автосинхронизацией, но он переконфигурирован для создания частотного импульса — его полоса пропускания составляет от 230 до 246 ГГц.
Микросхема имеет площадь 0.42 мм.2 и потребляет 186мВт. Он был изготовлен компанией STMicroelectronics из 55-нм BiCMOS – и университет также сотрудничал с городом короля Абдель Азиза по науке и Технологии (KACST) по этому проекту.
ISSCC 2024, документ 24.4: Линейка суб-ТГц: спектральная бистабильность в генераторе с автоподстройкой частоты 235 ГГц для быстрого и однозначного определения дальности.
Изображение предоставлено: ISSCC 2024, Мичиганский университет, Город науки и технологий имени короля Абдель Азиза (KACST), STMicroelectronics. Другие объекты на кристалле: смеситель субгармоник (4) и малошумящий усилитель ПЧ (5).