Исследователи интегральных схем из Калифорнийского университета в Ирвине создали компонент на основе кремниевого микрочипа, который может сделать эти и многие другие действия возможными.Этот крошечный гаджет, известный как «излучатель», излучает сигналы миллиметрового диапазона в диапазоне G (от 110 до 300 гигагерц).
Волны такой частоты легко проникают в твердые поверхности и обеспечивают чрезвычайно четкое разрешение, открывая новые, более эффективные методы биомедицинского и безопасного сканирования и визуализации. Микросхемы также могут играть ключевую роль в беспроводной связи точка-точка.Инженеры UCI, создавшие эту технологию, заявили, что испытания в их лаборатории показали, что у такого излучающего элемента самая высокая мощность и эффективность, когда-либо зарегистрированные, при этом он демонстрирует самый низкий уровень шума (помехи от других источников излучения).UCI профессор электротехники информатика Пайам Хейдари, ведущий исследователь проекта, представит информацию о разработке на Международной конференции по твердотельным схемам IEEE на этой неделе в Сан-Франциско.
«Мы очень рады успешной конструкции этого радиатора, потому что он представляет собой полный прорыв», — сказал Хейдари, научный сотрудник IEEE 2017 года. «Мы предлагаем совершенно новый вид физики, действительно новый вид устройства. Наша мощность и эффективность на порядок выше, чем у других конструкций».
По его словам, методом проб и ошибок он и сотрудники его лаборатории UCI изобрели инструмент, который выполняет три важнейшие функции. Он объединяет мощность от нескольких усилителей; он модулирует этот сигнал до желаемой частоты; и он излучает его волнами, которые используются, чтобы видеть, чувствовать или общаться.«Создав единое устройство, которое обеспечивает множество операций, мы избавились от всех межкаскадных, очень неэффективных систем, которые встречаются в других радиаторах, и в результате мы можем достичь более высокой выходной мощности», — сказал Хейдари.
Один из аспирантов его лаборатории, Пейман Назари, разработал устройство в виде восьмиугольного полупроводникового чипа с уникальной структурой полости, которая позволяет испускать излучение с круговой поляризацией. Большинство передатчиков теперь генерируют линейно поляризованные сигналы, которые могут «теряться», когда антенны и приемники не выровнены. Выбросы от одного из радиаторов UCI, если бы вы могли их видеть, выглядели бы как крошечные вращающиеся торнадо. Лучи такой формы особенно эффективны при проникновении в твердые объекты и предоставлении подробных изображений того, что находится внутри.
Хейдари сказал, что изобретение его группы будет особенно полезно в биомедицинских приложениях, поскольку оно даст врачам способ отличать опухолевые массы от здоровой ткани. Его также можно было бы использовать в геномных исследованиях, снабдив ученых инструментом, который можно настроить настолько точно, чтобы он мог возбуждать или зажигать отдельные белки.Но новый радиатор может гораздо больше, чем просто сканирование и создание изображений. По словам Хейдари, это может быть ключом, который открывает доступ к передаче в миллиметровом диапазоне как часть разрабатываемого в настоящее время стандарта беспроводной связи пятого поколения.
Кроме того, крошечные, но мощные микросхемы можно встраивать практически в любом месте. Интернет вещей будет во многом полагаться на машины, здания и другую инфраструктуру, оснащенную датчиками и антеннами. Беспилотные автомобили будут возможны только в том случае, если легковые и грузовые автомобили могут обнаруживать друг друга.
«Благодаря использованию этой технологии миллиметрового диапазона автомобили внезапно превратились в сверхмощные системы обработки данных», — сказал Хейдари. «Транспортные средства смогут связываться друг с другом, а возможности радаров будут расширены, что значительно улучшит обнаружение слепых зон и предотвращение столкновений».