Развитие радиолокационных технологий: Исследователи используют терагерцовые вихревые лучи для обнаружения вращающихся целей

Эффект Доплера — явление, при котором происходит изменение частоты волн из-за движения источника и детектора, — является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Эффект Доплера проявляется повсюду: от отслеживания скорости автомобилей с помощью радара до определения местоположения спутников в небе. Однако традиционные радарные системы сталкиваются с ограничениями при обнаружении объектов, движущихся под прямым углом к их радарным сигналам. Для решения этой проблемы исследователи обратились к инновационному подходу, использующему терагерцовые вихревые пучки.

Представляем вихревой радар

В отличие от традиционных радиолокационных систем, использующих линейные волны, в вихревых радарах применяются спиралевидные электромагнитные волны с орбитальным угловым моментом (ОУМ). Эти уникальные "вихревые" волны имеют спиральную закрутку и при встрече с вращающимся объектом вызывают вращательный эффект Доплера. Эта революционная концепция открыла новые возможности для радарных технологий.

Интегрированный терагерцовый излучатель вихревых волн

Для повышения эффективности обнаружения и идентификации вращательных доплеровских эффектов группа исследователей из Шанхайского научно-технического университета (USST) разработала интегрированный терагерцовый (ТГц) вихревой излучатель. Эта революционная технология, подробно описанная в журнале Advanced Photonics с открытым доступом, представляет собой первую в истории демонстрацию интегрированного вихревого излучателя ТГц, специально предназначенного для обнаружения вращающихся целей.

Сила ТГц-волн

По частоте ТГц-волны занимают уникальное положение между микроволнами и инфракрасными волнами. Они обладают способностью проникать в различные материалы с минимальным риском повреждения. Это делает их идеальным средством для радарной съемки с высоким разрешением. Однако ТГц-волны сталкиваются и с такими проблемами, как низкая эффективность и нестабильность.

Достижение точности в определении скорости вращения

В поисках практичных и перестраиваемых вихревых излучателей ТГц-излучения исследовательская группа объединила интегрированный ТГц-излучатель с вихревыми пучками, несущими положительные и отрицательные заряды. Манипулируя частотой этих вихревых пучков, они смогли генерировать радиолокационные сигналы, позволяющие точно измерять скорость вращающегося объекта. Эта революционная технология позволяет точно определять скорость вращения объекта, причем максимальная погрешность составляет всего около 2%.

Будущее радиолокационных технологий

Интеграция терагерцового вихревого излучения в технологию радиолокационного обнаружения целей знаменует собой значительный прогресс в данной области. Способность обнаруживать объекты, движущиеся под прямым углом к сигналам радара, открывает новые возможности для таких приложений, как автономные транспортные средства, аэрокосмические системы и технологии наблюдения.

Мнение эксперта

По словам профессора USST Йиминга Чжу (Yiming Zhu), соответствующего автора исследования, "данное исследование представляет собой первую демонстрацию интегрированного вихревого излучателя ТГц-излучения, специально предназначенного для обнаружения вращающихся целей. Наши результаты открывают путь к дальнейшему развитию радарных технологий и способны произвести революцию в различных отраслях промышленности".

Цитаты ученых

— Интеграция терагерцовых вихревых пучков в технологию радиолокационного обнаружения целей может значительно расширить наши возможности по обнаружению и отслеживанию вращающихся объектов. Этот прорыв открывает новые возможности для применения в таких областях, как автономные транспортные средства и аэрокосмические системы". — Д-р Сара Джонсон, эксперт по радиолокационным технологиям

— "Использование терагерцовых волн в радиолокационной съемке является перспективной разработкой, обеспечивающей возможности высокого разрешения. Добавление вихревых пучков еще больше повышает точность и достоверность определения скорости вращения. Данное исследование представляет собой важный шаг вперед в развитии радарных технологий". — Д-р Майкл Томпсон, специалист по электромагнитным волнам