Les montages partiels d'onde millimétrique permettent de prochains projets de recherche et développement de GEN

Des ondes millimétriques sont employées pour fournir la correction de cours critique aux faisceaux de particules subatomiques voyageant à 99.995% la vitesse de la lumière dans le Collider lourd relativiste d'ion (RHIC)

Pour ceux occupés dans la recherche et développement des produits de prochaine génération, incorporant l'onde millimétrique des composants à de plus larges conceptions est facilitée par partnering avec les experts industriels établis qui ont déjà passé des décennies dans la conception, le développement, et l'essai de tels systèmes.

Les ondes millimétriques (30-300 gigahertz), un sous-ensemble de la bande de micro-onde, sont utilisées pour fournir la largeur de bande mince et élevée à faisceau-crayon, communications sans fil aux vitesses que l'optique des fibres rivale sans latence associée publie. Pour des applications où chaque nanoseconde compte, ceci peut être critique.

La technologie d'onde millimétrique également est appliquée à la prochaine génération des systèmes de radar, maintenue à flot par des sauts par tranche dans la largeur de bande et la vitesse de traitement de traitement numériques.

Si les planches à pain, montages partiels, modules de préproduction, ou même à travers à la pleine production de source unique, faisant ainsi peuvent de manière significative expédier le développement et les coûts inférieurs.

Cette approche déjà est utilisée dans des projets de profil haut pour le département de la sécurité de patrie dans son développement courant des systèmes avancés de radar à balayage électronique pour la détection des bombardiers de suicide aux distances d'impasse et pour un de deux accélérateurs de particules dans le monde pour transmettre les signaux à grande vitesse de correction de cours en avant de la vitesse de la lumière.

Rester en avant de la vitesse de la lumière

Au laboratoire national de Brookhaven sur le Long Island, New York, ondes millimétriques sont employés pour fournir l'information critique de correction de cours aux faisceaux de particules subatomiques voyageant à 99.995% la vitesse de la lumière dans son Collider lourd relativiste d'ion (RHIC).

Le RHIC est l'un de deux accélérateurs de particules opérationnels dans le monde. L'autre, le grand Collider de Hadron (LHC) situé près de Genève, Suisse, est les plus grandes informations internationales jamais établies et récemment faites avec l'annonce de la découverte du boson évasif de Higgs le 4 juillet 2012.

Le RHIC emploie les champs électromagnétiques pour circuler les ions lourds dans deux faisceaux bien définis voyageant dans des directions opposées dans des pipes indépendantes de faisceau conçues pour intersecter à quatre endroits différents.

Franchement - les particules chargées, voyageant à une fraction au-dessous de la vitesse de la lumière, se heurtent alors les uns avec les autres et les résultats enregistrés. L'analyse des sous-produits de ces collisions est critique aux quarks d'arrangement, les particules qui composent les neutrons et les protons à l'intérieur du noyau atomique et des forces qui tiennent le noyau ensemble.

Le RHIC actionne sans interruption 6 mois de tous les ans, détectant et enregistrant approximativement 50.000 collisions par seconde.

Pour maintenir les faisceaux focalisés dans le RHIC, le laboratoire national de Brookhaven utilise un processus connu sous le nom de refroidissement stochastique pour maintenir approximativement 100 milliards de particules étroitement liées ensemble, augmentant la probabilité et l'intensité des collisions. On estime que la technique augmente le taux de collisions par 3-5 fois.

Pour que ceci travaille, des erreurs sophistiquées de faisceau de sens de l'électronique et un signal avec l'information critique de correction est envoyées utilisant le porteur sans fil salue un point en avant du faisceau où plus d'électronique fournissent une correction ? pulseur. ?

? Le point du refroidissement stochastique est d'augmenter de manière significative la productivité du collider ? dit Michael Brennan, un physicien aîné au laboratoire national de Brookhaven chargé de l'électrotechnique liée à la construction du collider.

Ainsi, comment osent-elles les ondes porteuses ? dans ce cas-ci ondes millimétriques ? en voyageant la vitesse de la lumière, rattrapez à un faisceau se déplaçant également à la vitesse connue la plus rapide dans l'univers ?

Par la fraude, dit Brennan.

Est-ce que comme un marathoner olympique qui prend des raccourcis pour raser outre de quelques milles et pour finir avec du temps plus rapide, des ondes millimétriques sont employées à ? coupez le cours ? et intersectez les atomes de déplacement. Puisque les micro-ondes voyagent à la vitesse de la lumière et le lien coupe une corde de 1/6 du collider ? la circonférence de s, les signaux de retour arrivent pour la correction de faisceau.

Selon Brennan, le refroidissement stochastique jamais n'avait été mis en application déja sur un collider d'ion, y compris le LHC.

? Nous weren ? t capable construire des conceptions existantes ou des principes établis ? explique Brennan. ? Ce projet exigé plusieurs années de l'expérimentation de recherche et développement pour prouver le concept était viable avant que nous ayons créé réellement un système opérationnel. ?

Début 2006, Brennan a commencé à étudier les technologies qui pourraient fournir des communications point par point entre les sondes de faisceau et les pulseurs. Croyant en potentiel de transmission de bande de micro-onde, il a recherché l'Internet et a continué avec des visites sur place pour trouver un associé industriel avec le fond et l'expérience de développement de produit pour collaborer sur le projet.

Sa recherche l'a par la suite mené à l'électronique et les communications et sa filiale HXI de la Renaissance. Depuis 1991, REC/HXI a fourni le rf, les composants d'onde millimétrique de micro-onde et, les montages partiels, les assemblées intégrées, et les sous-systèmes pour des applications commerciales militaires et.

Le lien d'onde millimétrique qui l'électronique de la Renaissance créée pour le projet était unique, même pour elles.

La majeure partie de la compagnie ? des produits de s sont conçus pour répondre aux besoins de l'âge numérique. Cependant, dans ce cas-ci, les techniques standard de traitement des signaux consommeraient des nanosecondes précieuses et ralentiraient l'arrivée du signal à un niveau non-viable. En conséquence, la liaison a dû fournir l'information analogue.

L'électronique de la Renaissance ? les ingénieurs pouvaient convertir un produit numérique existant de liaison en analogue, à 5-9 gigahertz, avec d'autres modifications priées de matériel. Le résultat était un système complètement adapté aux besoins du client dans la bande lumière-autorisée par 70GHz d'onde millimétrique qui a répondu aux besoins du RHIC, livrée dans une question des mois.

Les essais initiaux de la liaison analogique ont lors du fonctionnement indiqué qu'il plus que doublé la luminosité des collisions lourdes d'ion. ? Cela a fonctionné sans faute ? dit Brennan, ajoutant que la future mise à niveau prévue du LHC peut inclure le refroidissement stochastique aidé par la radio d'onde millimétrique.

En optant pour une solution d'onde millimétrique, Brennan estime que le laboratoire national de Brookhaven a épargné une somme d'argent significative au-dessus de l'autre alternative ? lasers. En raison de l'atténuation provoquée par des conditions atmosphériques, un système basé sur le laser exigerait construire un tunnel et envoyer le laser par un de tube électronique évacué au grand coût.

? Le lien d'onde millimétrique était très rentable en dépit d'être un produit fait sur commande ? dit Brennan. ? Il était l'épargne énorme, parce que n'importe quelle autre solution aurait coûté à million de dollars de plus. ?

Systèmes de radar d'onde millimétrique

Dès 1992, REC/HXI (alors connu sous le nom de Harmonix Corp.) a développé et a lancé un sur le marché de ses premiers produits d'onde millimétrique, des 60 gigahertz tenus dans la main, détecteur d'arme cachée développé pour le personnel de loi-application.

Le détecteur tenu dans la main a utilisé le radar d'onde millimétrique pour permettre au personnel de police de balayer un suspect pour les armes cachées à plusieurs mètres de la distance d'impasse avant ? tapotement-vers le bas ? l'action la plus dangereuse pour un policier.

Bien que sophistiqué pendant le temps, le pouvoir séparateur en portée était limité et les fausses alertes se sont produites. Toujours, le taux de détection était haut pour des objets en métal cachés sous l'habillement, le coût était bas, et les policiers ont aimé le produit.

Aujourd'hui, ceux-ci essaye tôt à détecter des armes cachées sous l'habillement à une distance utilisant la technologie d'onde millimétrique semblent archaïques une fois comparés aux systèmes de prochaine génération étant créés sous les conseils et la surveillance du département de la sécurité de patrie.

En 2008, une concession $12 millions du département de la sécurité de patrie a établi (conscience et localisation des menaces relatives d'explosifs) le centre ALERTE à l'université du nord-est, une association des entités d'universitaire, industrielles et de gouvernement.

En tant qu'élément de son mandat, le centre ALERTE développe les systèmes avancés de radar à balayage électronique conçus pour détecter un terroriste bombe-toting à une distance de 50 mètres ou de plus dans de grandes foules. La technologie pourrait être employée pour repérer des bombardiers de suicide ou les terroristes comme le duo de marathon de Boston qui a portés ont improvisé des dispositifs d'autocuiseur dans des sacs à dos et les ont laissés pour détoner dans des secteurs serrés.

des dispositifs explosifs improvisés Personne-soutenus (IEDs) sont souvent formés d'une série de métaux et cachés sous l'habillement ainsi sont extrêmement difficiles à détecter. Avec un rapport typique de souffle de 50 mètres ou de plus, les méthodes de détection de plan rapproché telles que des cabines de balayage d'aéroport-modèle et les tapotement-bas sont de valeur limite, étant donné que la détonation réclamait toujours beaucoup de victimes innocentes.

Le concept actuellement à l'étude implique les unités multiples de radar qui peuvent être dirigées dans la direction des foules des personnes qui approchent un lieu de rendez-vous, le point de contrôle, ou tout autre secteur d'entrée.

Le système balayerait chacun individuel à une distance de 50 mètres ou plus pour identifier n'importe qui qui semble être habillé normalement, mais cachant IEDs sont attachés à leur coffre ou membres.

Accomplissant le besoin de détection dans de grands secteurs sourcilleux, tels que des concerts en parc, défilés, rassemblements politiques, protestations, et manifestations sportives, l'équipement est conçu pour être monté à un fourgon ou à un camion pour l'usage étendu de champ. Les solutions de manière permanente montées seraient également disponibles pour des bâtiments de haute sécurité, des points de contrôle ou le passage des frontières.

? Pour le problème de bombardier de suicide nous avons besoin d'un système de radar de haute performance qui peut envoyer les types très spécifiques de signaux une moitié d'un terrain de football loin et identifier les dispositifs spécifiques sous l'habillement ? dit Carey Rappaport, professeur distingué du génie informatique électrique et à l'université du nord-est.

Dans la première recherche, le centre ALERTE réussi a démontré la viabilité du radar d'onde millimétrique, ajoutée aux techniques de traitement synthétiques avancées de radar d'aperature.

La phase suivante a exigé le développement d'un détecteur radar complet, un qui a impliqué un certain nombre de composants comprenant les émetteurs, les récepteurs et les antennes multiples d'onde millimétrique.

Selon Rappaport, HXI a développé et a fourni tout le nécessaire ? preuve-de-principe ? modules de radar pour le projet.

Le projet s'est depuis déplacé au delà de la planche à pain examinant à la préproduction le matériel prévu pour trialed début 2014.

REC/HXI fournit des versions minituarized de ses modules multistatiques de radar de 70-77 gigahertz. Les modules fournissent l'exécution supérieure de rf, en dépit d'un descrease significatif dans la taille comparée aux planches à pain. Le module de réception, par exemple, mesure seulement 2.2 pouces cubes (une réduction de volume de 65:1 comparée à la planche à pain) ; les pouces cubes de l'émetteur 6.1 (24 : réduction de 1 volume) et le module plus grand de LO à 118 pouces cubes (7 : réduction de 1 volume).

Les modules réduisent non seulement le poids global du système, mais représentent une réduction d'ordre-de-grandeur en coût.

Rappaport explique que le système réalisé ne pourrait pas prendre des images de haute résolution comme ceux produits par des modules de balayage de sécurité aux aéroports dus à la distance, ni il capture un champ visuel de 360 degrés.

Cependant, par le traitement des signaux sophistiqué, le système pourrait collecter assez d'informations dans le signal radar de tracer un objet qui doesn ? le rassemblement de t les découpes et les caractéristiques douces de la peau, par exemple, est métallique, ou rencontre autrement les caractéristiques d'IEDs personne-soutenu.