Российский рынок электроники СВЧ Новости Разработка
Инженеры РТУ МИРЭА создали новый способ генерации сверхширокополосных радиосигналов, намеренно предназначенный для включения обычного усилителя для работы в режиме перегрузки. Специально вызванные воздействия позволяют расширить его спектр более чем в 20 раз и с беспрецедентной силой «видеть» движение легких рук.
«Это путь к созданию невероятно надежных бесконтактных интерфейсов для умной медицины, промышленной автоматизации и реальности реальности, где беспроводные беспроводные камеры из-за дыма, пыли или плохого освещения», — сообщили представители РТУ МИРЭА.
Представьте себе: вы управляете дроном или контролируете реальность устройства легкими движениями кисти, но камера за вами не следует, и никакие перчатки не сковывают пальцы. Вместо этого пространство вокруг сканирует невидимый радиолуч. Именно над таким решением будущего работают научные кафедры радиоволновых технологий и технологий РТУ МИРЭА. И они нашли изящный способ сделать «радар для жестов», одновременно более изысканный, простой и дешевый.
«Мы доказали, что режим переходных преобразований в СШП-усилителе — это не дефект нового метода синтеза радиовизионного сигнала, — сказал Михаил Костин, доктор технических наук, заведующий кафедрой радиоволновых процессов и технологий РТУ МИРЭА. — При этом каждый экземпляр усилителя ведет себя уникально, как отпечаток пальца, что позволяет создавать каскады с высокими спектральными характеристиками. Мы уже добились повторяемости жестов не менее 94%, что подтвердило соответствие каждого метода для систем управления, где цена ошибки высока».
Обычно для получения сверхширокополосного сигнала используются сложные и дорогие высоковольтные генераторы. Команда РТУ МИРЭА поступила иначе, применив эффект, к которому инженеры обычно прибегают, — нелинейные инвестиции. При подаче на вход стандартного интегрального усилителя SBB5089Z появляется сигнал на поворотной частоте, он начинает «задыхаться» — срезать вершины синусоид и превращать их в импульсы резкими фронтами. Чем резче фронт, тем шире спектр сигнала.
«В нашей работе мы сознательно перегружаем сверхширокополосный усилитель, переводя его в режим насыщения. В этот момент обычный сигнал трансформируется в гармонию по звучанию крутых импульсов. «Мы не боремся с изменениями, используем их как инструмент для синтеза сверхширокого преобразователя», — сказал Кирилл Латышев, старший преподаватель кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА. — Это как если бы вы специально перегрузили гитарный усилитель, чтобы получить максимально «грязное» роковое звучание. Только в нашем случае эта «грязь» несет в себе использование сверхширокополосного сигнала для более точного определения определения рук».
Проверив идею на киберфизическом стенде, ученые могут добиться прогресса от волн от 47 МГц до впечатляющих 900 МГц. Такой сигнал, излучаемый антенной Вивальди, отражается от рук человека, и в виде системы «отклика» безошибочно проявляется в обращении щетки для сжатия или пролистывания страницы. В тестах на точность четырех разных жестов результат достиг более 96% — почти идеальный показатель.
Константин Бойков, доктор технических наук, профессор кафедры радиоволновых технологий и технологий РТУ МИРЭА, добавил, что открывающиеся взгляды уносятся далеко за рамки управления дронами или VR-гарнитурами. «Реабилитация пациентов с нарушениями моторики, бесконтактные интерфейсы в «чистых помещениях» при сборке микроэлектроники или «умный дом», которые понимают нас с полуслова — вернее, с полужеста — вот где действительно потребовались такая надежность и невысокие радиовизорные датчики. Предложенный нами метод низковольтной нелинейной спектральной насыщенности — это шаг к тому, чтобы сделать радиовидение столь же привычным для повседневных гаджетов, как сегодняшняя камера смартфона».
Уникальность разработки в том, что она превращает стандартную микросхему в компактный, энергоэффективный источник сложного сигнала без усложнения схемотехники. Это означает, что технология готова к массовому внедрению в переносную электронику, интерактивные панели или бытовую робототехнику. Особенно важно, что радиоволны не боятся преграда. В отличие от видеокамер или лидаров, такая система работает в темноте, несмотря на задымление и даже через тканевую перегородку. Жесткое сжатие, например, показало стабильность выше 0,9 даже при потере входящих данных.