Des chercheurs de l'Université Keio et de l'Institut national des technologies de l'information et des communications (NICT) au Japon ont récemment présenté une nouvelle conception pour un radar à ondes térahertz basé sur une technique connue sous le nom de tomographie par cohérence à ondes de fuite. Leur papier, Publié dans Nature Électronique , pourrait aider à résoudre certaines des limitations des radars à ondes existants.

L'utilisation de radars, en particulier le radar à ondes millimétriques, a considérablement augmenté au cours des dernières années, notamment dans le développement de véhicules intelligents et autonomes. La distance et les résolutions angulaires du radar sont généralement limitées par leur bande passante et leur longueur d'onde, respectivement.

Ondes térahertz, qui ont des fréquences plus élevées et des longueurs d'onde plus courtes que les ondes millimétriques, permettre le développement de systèmes radar avec une empreinte plus petite et une résolution plus élevée. Au fur et à mesure que les longueurs d'onde deviennent plus courtes, cependant, l'atténuation résultant de la diffraction des ondes augmente rapidement.

Une façon de compenser cette atténuation consiste à transmettre des ondes tout en formant des faisceaux directionnels. Alors que les récents progrès de la technologie des semi-conducteurs ont permis la création d'oscillateurs térahertz, multiplicateurs et récepteurs, il y a encore un manque de matériaux à faibles pertes adaptés à la production de déphaseurs térahertz pour l'orientation de faisceau et de circulateurs pour l'isolation entrée/sortie. Cela empêche finalement le développement de systèmes radar avec des ondes de l'ordre des térahertz.

"Pour contourner ce problème, nous avons proposé une nouvelle approche pour construire un système radar térahertz sans utiliser de déphaseurs et de circulateurs, " Yasuaki Monnai, l'un des chercheurs qui ont dirigé la récente étude, a déclaré TechXplore. « Dans notre étude récente, nous avons proposé un guide d'ondes multifonctionnel qui implémente un système radar dans un seul boîtier."

Antennes à ondes de fuite (LWA), qui sont un type d'antennes à ondes progressives, peut lancer un faisceau dans une direction qui change en fonction de la fréquence. Monnai et ses collègues ont proposé une approche pour reconcevoir les antennes à ondes de fuite d'une manière qui intègre deux symétries; un dans le mode excité du guide d'ondes alimenté par le centre et un dans le couplage directionnel de l'onde de fuite.

Ils ont découvert que l'intégration d'un système radar térahertz de cette manière permet à la fois des processus d'orientation du faisceau et de détection homodyne. Leur conception permet ainsi de créer des radars à ondes térahertz compacts et à haute résolution capables de détecter la direction et la distance sans utiliser de déphaseurs, circulateurs, lentilles ou scanners mécaniques.

"La configuration que nous proposons permet la rétrodiffusion depuis une cible, qui a été lancé à l'origine d'un côté du guide d'ondes, être capturé par le camp adverse. L'onde capturée peut ensuite être mélangée à une onde de référence se propageant dans tout le côté opposé pour la détection, " expliqua Monnai. " En plus d'un tel matériel, on extrait la direction, distance et vitesse d'une cible en traitant les données acquises par balayage de fréquence. Notre approche ouvre la voie à la réalisation de systèmes radars térahertz intégrés, atteignant une empreinte nettement plus petite et une résolution plus élevée que les radars à ondes millimétriques."

Les chercheurs ont déjà créé une preuve de concept basée sur leur conception et ont montré qu'un tel radar pouvait être utilisé pour collecter des mesures de rythme cardiaque sans contact, détecter les déplacements de la surface de la poitrine d'une personne à travers ses vêtements. À l'avenir, le radar qu'ils ont développé pourrait avoir une grande variété d'applications, par exemple, permettre plus facilement, plus rapide, et des procédures plus hygiéniques lors des bilans de santé.

"Nous avons encore beaucoup à faire sur l'optimisation du guide d'ondes (matériel), " dit Monnai. " En même temps, nous avons besoin de recherche et développement se concentrant davantage sur les logiciels pour filtrer les perturbations dans les signaux, par exemple, causée par des réflexions d'ondes partielles provenant des vêtements et des mouvements corporels non pertinents. Nous essayons également de développer des techniques capables de détecter les problèmes de santé physique et mentale en analysant un grand nombre d'ensembles de données. »

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