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 сигнала 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 используете устройство реальности с легким движением кисти, но камеры за вами не следят, и никакие перчатки не сковывают пальцы. Вместо этого пространство вокруг сканирует невидимый радиолуч. Именно над такой ситуацией 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 уникальными спектральными характеристиками. Мы уже добились повторяемости жестов не менее 94%, что подтвердило метод корреляции для каждой системы 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. Если подать на вход стандартного интегрального усилителя SBB5089Z видимый сигнал на поворот частоты, 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, а использовать их как инструмент для синтеза сверхширокого излучения», — 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 самое «грязное» роковое звучание. Только в нашем случае эта «грязь» несет в себе в пользу сверхширокополосный сигнал для более точного определения определения руки».
Проверив идею на киберфизическом стенде, ученые могут добиться прогресса от волны с 47 МГц до впечатляющих 900 МГц. Такой сигнал, излучаемый антенной Вивальди, отражается от рук человека, и в форме системы «отклика» безошибочно различается вращение 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 выходят далеко за рамки управления дронами или VR-гарнитурами. «Реабилитация пациентов с нарушениями моторики, бесконтактные интерфейсы в «чистых комнатах» при сборке микроэлектроники или «умный дом», которые понимают нас с полуслова — вернее, с полужеста — вот где действительно требовались 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 ткань перегородки. Жесткое сжатие сжатия, например, показало стабильность выше 0,9 даже при потере входящих данных.