Der neue Sensor in den USA nutzt Millimeterwellenradartechnologie und bietet weltweit führende Genauigkeit zu einem erschwinglichen Preis.
Prototyp eines Millimeterwellenradarsensors, der extrem kleine Vibrationen messen kann. Foto: Omeed Momeni/UC Davis
Ein Team von Ingenieuren an der University of California in Davis hat den Prototyp eines kostengünstigen, energieeffizienten Radarsensors entwickelt, der nur so klein wie ein Sesamkorn ist und Bewegungen von nur 1/100 der Breite eines menschlichen Haares erfassen kann, berichtete Interesting Engineering am 30. Oktober. Die neue Forschung wurde im IEEE Journal of Solid-State Circuits veröffentlicht.
Der Studie zufolge macht das neue Design eine „Mission Impossible“ möglich, da der Sensor extrem kleine Bewegungen von Objekten im mikroskopischen Maßstab erkennen kann. Der Sensor verspricht zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in Bereichen wie Sicherheit, biometrische Überwachung und Unterstützung von Sehbehinderten.
Der Sensorprototyp verwendet Millimeterwellenradartechnologie. Millimeterwellen sind elektromagnetische Frequenzen im Bereich von 30 bis 300 Gigahertz und liegen zwischen Mikrowellen und Infrarot. Es wird zur Stromversorgung von Hochgeschwindigkeitskommunikationsnetzwerken wie 5G verwendet und ist aufgrund seiner Nahbereichserfassungsfunktionen beliebt.
Millimeterwellenradare feuern schnelle elektromagnetische Wellen auf Ziele ab, um deren Bewegung, Position und Geschwindigkeit anhand der zurückkehrenden Echos zu analysieren, so das Team. Millimeterwellen haben mehrere Vorteile, beispielsweise die Empfindlichkeit gegenüber geringfügigen Bewegungen und die Fähigkeit, sich auf extrem kleine Objekte zu konzentrieren.
Die meisten der aktuellen Millimeterwellensensoren haben Probleme mit dem Stromverbrauch und der Filterung von Hintergrundgeräuschen. Das Team der University of California Davis entdeckte bei der Entwicklung des neuen Sensors zudem ein starkes Hintergrundrauschen. Beim Versuch, das subtile Signal einer kleinen Blattausdünnung zu erfassen, werden ihre Sensoren überlastet und verlieren das Signal.
Um das Interferenzproblem zu lösen, änderte das Team das Design und die Struktur des Sensors. Diese Änderung trägt dazu bei, Rauschen aus den Sensormessungen zu entfernen. Dadurch kann der Sensor Änderungen der Zielposition erkennen, die nur 1/100 der Breite eines menschlichen Haares betragen, und Vibrationen identifizieren, die nur 1/1000 der Breite eines menschlichen Haares betragen.
Laut dem Forschungsteam ist der neue Sensor aufgrund dieser Fähigkeit den genauesten Sensoren der Welt ebenbürtig oder sogar besser. Dieses kostengünstige Gerät hat das Potenzial, in naher Zukunft zur Entwicklung fortschrittlicher Millimeterwellenradare beizutragen.
Thu Thao (Laut Interesting Engineering )
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