TECNOLOGÍA. El radar fotónico avanzado captura objetos del tamaño de un centímetro

  I nvestigadores de la Universidad de Sydney han desarrollado un nuevo tipo de radar que puede medir objetos hasta centímetros.   La invest...

 

Investigadores de la Universidad de Sydney han desarrollado un nuevo tipo de radar que puede medir objetos hasta centímetros. La investigación fue publicada en la revista Laser and Photonics Review .

La nueva técnica utiliza un sistema fotónico para generar señales de un ancho de banda mucho mayor, lo que permite que un radar pueda detectar objetos más pequeños con mayor precisión e incluso usarse para monitorear los signos vitales de los pacientes en los hospitales.

El radar funciona emitiendo señales de radiofrecuencia y analizando cómo se recuperan, revelando la ubicación, la forma y la velocidad de un objeto de interés, como un avión. Las frecuencias de unos pocos cientos de megahercios son las más utilizadas, que devuelven imágenes con una resolución en la escala de metros. El uso de frecuencias más altas podría permitir que el radar capture detalles más finos, pero eso también amplía el ancho de banda. Esto requiere un procesamiento de señal mucho más potente, lo que a su vez elimina el costo y la complejidad del sistema.

El radar fotónico puede ayudar a resolver ese problema. Esta tecnología aún emite microondas, pero las señales se generan y procesan utilizando láseres, lo que les da una frecuencia mucho más alta en un ancho de banda más amplio.

En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un sistema de radar fotónico avanzado que producía señales con un ancho de banda de 11 GHz, centrado en la frecuencia de 34 GHzEs importante destacar que los componentes electrónicos que lo impulsan operan a frecuencias de solo 40 a 80 MHz, lo que mantiene simples los requisitos del sistema. Las imágenes de radar resultantes tienen una resolución mucho más fina, de solo 1,3 cm (0,5 pulgadas).

Arquitectura esquemática del sistema de radar fotónico de frecuencia escalonada de banda ancha (P-WSF) propuesto impulsado por electrónica de velocidad de MHz solo para detección y alcance de objetivos. El sistema de radar fotónico consta de varios componentes clave, incluido un generador de señales de radar basado en fotónica, una unidad de demodulación de señales fotónicas, convertidores O/E y E/O, y antenas de microondas. Un oscilador electrónico que oscila a una frecuencia en el nivel de MHz (consulte el recuadro (i)), impulsa el generador de señales basado en fotónica para producir señales de frecuencia escalonada (SF) en el dominio óptico, cuya frecuencia central cambia progresivamente en un paso fijo. A través de la conversión O/E, se generan señales SF de microondas (consulte el recuadro (ii)) y luego se transmiten por una antena de microondas. Las señales de radar devueltas recopiladas por una antena receptora se mezclan con una señal de referencia fotónica, produciendo una señal eléctrica demodulada en la banda base. La información de distancia y velocidad de los objetos de interés, como los vehículos aéreos no tripulados, se puede extraer de la señal demodulada mediante el procesamiento de señales digitales de baja velocidad. O/E, conversión óptica a eléctrica; E/O, conversión eléctrica a óptica; DSP, procesamiento de señales digitales.


En las pruebas, el radar fotónico pudo captar imágenes de objetos pequeños, que medían solo 3 x 4 cm (1,2 x 1,6 pulgadas), mientras se movían sobre una placa giratoria. En otro, los investigadores tomaron imágenes de un dron comercial e incluso pudieron ver las aspas mientras giraban.

Además de la detección habitual de objetos para la que se usa el radar, el equipo dice que el nuevo radar fotónico también podría usarse como una forma no invasiva de monitorear los signos vitales del paciente, como la respiración y la frecuencia cardíaca. En última instancia, el dispositivo podría caber en un chip fotónico lo suficientemente pequeño como para incorporarlo a dispositivos electrónicos como un teléfono inteligente.

Fuente: Universidad de Sydney

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