I sistemi di imaging a onde millimetriche (mmWave) stanno diventando sempre più popolari nei controlli di sicurezza di edifici pubblici, sedi sportive e aeroporti.Questi sistemi sono in grado di rilevare materiali metallici e non metallici pericolosi e segnalare la loro posizione all'interno della zona di scansione., aiutando così i professionisti della sicurezza a localizzare e identificare più rapidamente oggetti sospetti.spiegare come i componenti della soluzione di onde millimetriche progettata da Analog Devices, Inc. (ADI) lavorano insieme e si concentrano sul ruolo chiave della tecnologia di edge processing nell'aggiornamento iterativo del sistema.
Introduzione all'onda millimetrica
Nei sistemi a onde millimetriche, le serie di trasmettitori e ricevitori sono collegate a una serie di antenne spazialmente distribuite.segnali di radiofrequenza (RF) omnidirezionale a singola frequenza, che vengono riflessi dall'oggetto bersaglio (figura 1). Il segnale di retroriflessione generato da tale riflessione sarà ricevuto da tutte le antenne della matrice,e il circuito integrato (IC) che collega le antenne ottiene informazioni misurando la fase e l'ampiezza di questi segnali retro-dispersi.
Diagramma schematico del sistema di onde millimetriche per antenne di trasmissione in sequenza
Figura 1: In un sistema di onde millimetriche, l'antenna trasmettitrice emette sequenzialmente segnali a bassa potenza, a singola frequenza e omnidirezionali.(Fonte immagine): Analog Devices, Inc.)
Ogni antenna di trasmissione invierà sequenzialmente lo stesso segnale e questo processo di misurazione sarà ripetuto per ogni trasmissione.Ripetendo l'intero processo su frequenze multiple nell'intervallo da 10 GHz a 40 GHz, il sistema può catturare le differenze di profondità di penetrazione e di riflessione del segnale causate dalle variazioni di frequenza di diversi segnali RF.La risoluzione del sistema dipende dal numero di canali di trasmissione e ricezione: ad esempio, gli scanner aeroportuali hanno un gran numero di canali per soddisfare l'elevata risoluzione richiesta per rilevare piccoli oggetti come rasoi;Per gli scenari in cui armi ed esplosivi sono i principali obiettivi di monitoraggio, utilizzando un minor numero di canali, si possono ridurre i costi e ridurre i tempi di scansione.
Quando questi vettori sono associati a frequenza e posizione spaziale,la matrice multidimensionale generata può generare immagini che non solo riconoscono oggetti metallici, ma anche rilevare oggetti non metallici nascosti tra e sotto gli strati di abbigliamento.
La velocità di scansione dipende dalla velocità con cui il sistema elabora i dati di retroscatter, passa da trasmettitore a trasmettitore e esegue ciclicamente la scansione della frequenza richiesta.un sistema con 500 componenti che coprono l'intervallo da 10 GHz a 40 GHz in incrementi di 50 MHz deve subire 300000 interruttoriI sistemi a onde millimetriche attualmente in uso, con la loro capacità di commutazione rapida, richiedono solo che la persona sottoposta a scansione mantenga una postura per alcuni secondi per generare immagini efficaci.Mentre la velocità di commutazione diventa più veloce, in futuro, i sistemi a onde millimetriche potranno anche riconoscere oggetti minacciosi quando il soggetto passa attraverso il rilevatore a piedi senza fermarsi.
Costruire un sistema di onde millimetriche
Per rilevare potenziali minacce, raggiungere la risoluzione richiesta e facilitare la scansione rapida, i progettisti di sistemi a onde millimetriche devono scegliere hardware in grado di funzionare insieme.La soluzione integrata del sistema di onde millimetriche di ADI include un sintetizzatore a banda larga a microonde ADF4368, più circuiti integrati trasmettitori ADAR2001, più circuiti integrati ricevitori ADAR2004 e un convertitore analogico-digitale (ADC) AD9083.
Sistema di onde millimetriche integratore di immagine, trasmettitore, ricevitore e ADC integrato (clicca per ingrandire)
Figura 2: Un sistema completo di onde millimetriche combina un sintetizzatore, un trasmettitore, un ricevitore e un ADC con componenti di gestione dell'alimentazione, interruttori e logica (fonte dell'immagine: Analog Devices, Inc.)
La catena del segnale inizia dal sintetizzatore a circuito bloccato in fase (PLL) a banda larga a microonde ADF4368 con oscillatore a tensione controllata (VCO) integrato (figura 3).ADF4368 può generare passaggi di frequenza nell'intervallo di 2.5 GHz a 10 GHz, con un intervallo di passaggio di 12,5 MHz, completamente all'interno della sua banda di frequenza operativa di 800 MHz a 12,8 GHz.Il jitter del suo segnale RF a onda continua (CW) a singola estremità è inferiore a 30 fsecRMS.
Immagine di dispositivi analogici ADF4368 sintetizzatore a banda larga a microonde
Figura 3: Il sintetizzatore a banda larga a microonde ADF4368 con VCO integrato può fornire uscita RF CW a bassa jitter nella gamma di frequenze da 2,5 GHz a 10 GHz. (Fonte immagine: Analog Devices, Inc.)
La potenza del segnale di uscita di ADF4368 è di 9 dBm (7,94 mW).che può alimentare fino a 128 circuiti integrati trasmettitori a 4 canali o 512 canali.
L'IC trasmettitore ADAR2001 (Figura 4) riceve l'input da ADF4368 e poi moltiplica, filtra, attenua, divide,e amplifica il segnale per fornire quattro canali di uscita di antenna con frequenze comprese tra 10 GHz e 40 GHz per ciascun IC.