Фотоника и 6G: новый радар-чип для сверхточного зондирования

Ученые из Университета Гонконга (CityUHK) представили революционный интегрированный фотонный миллиметроволновой радар-чип. Это устройство — первое в мире, оно обеспечивает беспрецедентную точность в миниатюрном форм-факторе, открывая путь к новым возможностям сетей 6G и технологий Integrated Sensing and Communication (ISAC).

Исследование, опубликованное в Nature Photonics, сосредоточено на создании миллиметроволновых радаров, которые станут неотъемлемой частью 6G. Эти радары обещают высокую точность при зондировании окружающей среды с любого подключенного устройства.

В отличие от традиционных электронных радаров, где существует компромисс между частотой и пропускной способностью, команда CityUHK нашла инновационное решение. Они преобразовали генерацию и обработку электронных сигналов радара в оптические сигналы, используя широкую пропускную способность оптических систем. Благодаря передовым технологиям фотонной интеграции, ключевые компоненты системы удалось уместить в устройстве размером меньше монеты.

Профессор Чэн Ван из Департамента электротехники CityUHK, возглавлявший разработку, отмечает: "Эта работа демонстрирует первый интегрированный фотонный радар, способный работать в миллиметровом диапазоне и обладающий самым высоким разрешением среди всех существующих на сегодняшний день фотонных радаров на кристалле. Это важная веха в развитии фотонной радиолокационной технологии".

Технические особенности и перспективы

Чип работает в миллиметровом V-диапазоне (с центральной частотой 45 ГГц) и обладает пропускной способностью 10 ГГц. Это обеспечивает выдающуюся точность при определении расстояния, скорости и в режиме инверсной синтезированной апертуры (ISAR).

Ключевое преимущество технологии заключается в интеграции генерации сигналов и обработки эхо-сигналов на одном чипе. Это существенно снижает потребность в дорогих высокоскоростных цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователях. Интеграция стала возможна благодаря инновационной тонкопленочной ниобиевой фотонной платформе, которую ученые CityUHK совершенствовали годами.

Разработка команды выходит за рамки технических характеристик, предлагая экономически эффективное решение, которое может быть произведено в массовом масштабе на 4-дюймовых пластинах. Это делает технологию коммерчески привлекательной для широкого внедрения в будущие беспроводные сети.

"Будущие сети 6G требуют не только увеличения скорости передачи данных, но и способности к высокоточному зондированию окружающей среды", — поясняет профессор Ван. "Наше решение обеспечивает высокую точность и осознание ситуации в реальном времени, открывая новые возможности для внутреннего мониторинга, автономного вождения и контроля жизненных показателей".