MIT开发新太赫兹波成像传感器 或使更高速的通信和视觉系统成为可能
作者 | cnBeta2022-03-03

据TechCrunch报道,你可能无法用眼睛看到它们,但在红外光和微波之间的空间是电磁波谱的一个不可见的延伸,在那里电子和光学设备都无法操纵能量。不过,太赫兹波最酷的地方在于,它们很像X射线。人们可以用它们“看穿”某些固体材料,但没有高剂量X射线辐射的副作用。在副教授Ruonan Han的领导下,麻省理工学院太赫兹集成电子组的研究人员正试图“进入”这个空间。

MIT开发新太赫兹波成像传感器 或使更高速的通信和视觉系统成为可能

麻省理工学院的实验室工作台刚刚完成了一个电子可转向的太赫兹天线阵列,它的操作就像一个可控的镜子。

结果是,通过使用这种扑克牌大小的技术片,研究人员正在推开大门。这项技术可能会使更高速的通信和视觉系统成为可能,这些系统可以透过雾气或灰尘的环境看到。研究人员称其为反射阵列,并解释说它的操作就像一面可控的镜子,其反射方向由计算机引导。

反射阵列将近10000个天线装在一个小装置上,能够将一束太赫兹能量精确地聚焦在一个微小的区域。它可以精确而快速地控制,没有任何移动部件。该设备产生的图像可与激光雷达设备相媲美,但能够穿透雨、雾和雪。研究人员声称,这是第一个可以为这种类型的商业设备创造军事级别分辨率的解决方案。

“天线阵列非常有趣,因为仅仅通过改变供给每个天线的时间延迟,你就可以改变能量的集中方向,而且它是完全电子化的,”最近在麻省理工学院电气工程和计算机科学系(EECS)完成博士学位的Nathan Monroe说。“因此,它是机场那些大型雷达天线的替代品。我们可以做同样的事情,但我们不需要任何移动部件,因为我们只是在计算机中改变一些比特。”

当作为成像器使用时,1度宽的光束在传感器前面的场景中的每个点上以之字形模式移动,形成三维深度图像。与其他太赫兹阵列不同的是,他们的阵列可能需要几个小时甚至几天的时间来创建一个图像,而他们的阵列是实时工作的。传统上,计算和通信足够的比特来同时控制10000根天线,将极大地减缓反射阵列的性能。研究人员通过将天线阵列直接集成到计算机芯片上避免了这一点。移相器非常简单--只有两个晶体管--这意味着他们能够在芯片上保留大约99%的空间,用于存储。其结果是,每个单独的天线可以存储一个不同的相位库。双晶体管移相器还有一个好处;将解决方案的功耗减半,并消除了对单独电源的需求。

“在这项研究之前,人们确实没有结合太赫兹技术和半导体芯片技术来做这种波束形成,”Han说。“”我们看到了这个机会,而且还利用一些独特的电路技术,在芯片上想出了一些非常紧凑但也很高效的电路,因此我们可以有效地控制这些位置上的波的行为。通过利用集成电路技术,现在我们可以实现一些元件内的记忆和数字行为,这绝对是过去不存在的东西。”

“由于这种反射阵列工作迅速,而且非常紧凑,它可以作为自动驾驶汽车的成像器,特别是因为太赫兹波可以看穿恶劣的天气,”Monroe说。

Monroe和他的团队正在努力获得该技术的许可,以便通过一家初创公司将其推向市场,并建议该设备可以很好地适用于自主性无人机,因为它很轻而且没有移动部件。此外,该技术可以应用于安全环境,实现非侵入式的身体扫描,可以在几秒钟内而不是几分钟内完成。


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2022-03-03