Ăng-ten 235GHz và các thành phần hoạt động cốt lõi của nó được tích hợp trên một IC duy nhất và trên máy tính để bàn, nó đo phạm vi tới mục tiêu với độ chính xác dưới mm, ngay cả khi vật thể đang di chuyển với tốc độ 600m/s – gấp đôi tốc độ âm thanh.
Các thành phần cốt lõi này triển khai bộ tạo dao động 'tự khóa', khai thác tác dụng đôi khi không mong muốn của việc 'kéo' bộ tạo dao động trong đó việc thay đổi tải trên bộ tạo dao động sẽ làm thay đổi tần số của nó.
Bộ tạo dao động trong trường hợp này là một Colpitts sóng hài bậc hai vi sai ('3' trong sơ đồ) và nó được gắn vào một ăng ten khe ('1' trong sơ đồ).
Công suất của nó được truyền đi, phản xạ lại vật thể và quay trở lại cùng ăng-ten để quay trở lại bộ dao động.
Trên một phạm vi biên độ phản xạ nhất định, sự phản xạ này kéo tần số của bộ dao động, dao động trong khoảng từ 234.9 đến 235.1GHz tùy thuộc vào pha quay trở lại.
Tần số thay đổi đều đặn theo pha cho đến khi, sau mỗi vòng quay hoàn toàn quanh vòng pha, tần số đột ngột quay trở lại: từ 235.1 đến 234.9GHz hoặc ngược lại tùy thuộc vào hướng mục tiêu đang di chuyển.
Các xung này xảy ra sau mỗi lần dịch chuyển mục tiêu là 638μm (λ/2) – và quá trình xử lý tín hiệu khá đơn giản sẽ tạo ra một xung điện áp từ xung này, có cực tính phụ thuộc vào hướng chuyển động của mục tiêu.
Chỉ cần cộng hoặc trừ từ bộ đếm tùy thuộc vào độ phân cực của xung sẽ theo dõi khoảng cách mục tiêu.
Về mặt vật lý, con chip được liên kết với mặt phẳng của thấu kính silicon siêu bán cầu làm quang học lấy nét chính, sau đó thấu kính PTFE thứ cấp tạo ra chùm bức xạ song song cần thiết cho radar. Đường trở về là một hành trình ngược lại thông qua cùng một quang học.
Ăng-ten thứ hai trên khuôn ('2', lưỡng cực gấp) là ăng-ten thu cho radar FMCW được chế tạo trên cùng một con chip.
Máy phát của nó sử dụng phần cứng và ăng-ten giống như radar dao động tự khóa, được cấu hình lại để tạo ra tần số chirp – băng thông của nó là 230 đến 246GHz.
IC có diện tích 0.42mm2 và tiêu thụ 186mW. Nó được STMicroelectronics chế tạo trên quy trình BiCMOS 55nm – và trường đại học này cũng đã hợp tác với Thành phố Khoa học và Khoa học của Vua Abdulaziz. Công nghệ (KACST) về dự án này.
Giấy ISSCC 2024 24.4: Thước Sub-THz: Khả năng ổn định quang phổ trong bộ tạo dao động tự khóa 235GHz cho phạm vi linh hoạt và rõ ràng
Nguồn hình ảnh: ISSCC 2024, Đại học Michigan, Thành phố Khoa học và Công nghệ King Abdulaziz (KACST), STMicroelectronics. Các vật thể khác trên khuôn là: bộ trộn sóng hài phụ (4) và bộ khuếch đại nhiễu thấp IF (5).