Các nhà nghiên cứu tại Viện vật lý thể rắn ứng dụng thuộc Fraunhofer (IAF) đã vừa phát triển một loại radar gọn nhẹ có thể "nhìn" xuyên qua những vật chất không trong suốt và đặc biệt là trong điều kiện tuyết dày đặc. Radar hoạt động ở các tần số từ 75 đến 110 GHz (băng tần W) của phổ vô tuyến. Những radar sử dụng tần số này không chỉ có thể phát hiện các vật thể nhỏ tự cự ly đến 3 km mà còn có thể xâm nhập mọi loại vật liệu không trong suốt, điện môi và các vật liệu không phải kim loại khác như quần áo, bề mặt nhựa, giấy, gỗ, tuyết và sương mù.
Hệ thống radar như trên đã xuất hiện từ lâu trong một số ứng dụng dành cho quân đội và dân thường. Tuy nhiên, Frauhofer đã phát triển một thiết kế dạng mô-đun mới, gọn nhẹ hơn để có thể sử dụng rộng rãi. Thiết kế mới khiến chiếc radar có kích thước chỉ bằng một hộp thuốc lá với các ăng-ten 3 kênh, thấu kính điện môi và tích hợp giao tiếp USB/CAN-BUS.
Các radar băng tần W truyền thống thường bị thu hẹp phạm vi sử dụng đối với các ứng dụng quân đội bởi chúng sử dụng chất nền gốm với trọng lượng lên đến 5 kg khiến kích thước radar lớn và đắt. Bằng cách sử dụng một loại bán dẫn bằng Galium Arsenide (GaAs), các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer không chỉ có thể giảm kích thước và giá thành của cảm biến mà còn đồng thời cải tiến phân giải của radar với việc tập trung vào tần số trên 100 GHz.
Tiến sĩ Axel Hülsmann, một kỹ sư tại IAF cho biết: "Về nguyên tắc, hệ thống của chúng tôi có thể được so sánh với khả năng định vị của loài dơi. Khi dơi phát tín hiệu siêu âm từ cổ họng thoát ra ngoài qua miệng và mũi, sóng phản xạ trở lại khi chạm vào tường, cành cây, một con bướm đêm hay thậm chí là một con muỗi. Tai của dơi sẽ nghe được âm thanh phản hồi qua đó giúp con vật xác định những vật cản nào đang ở phía trước và phân biệt giữa các chướng ngại vật và con mồi. Nếu không có gì phía trước, sẽ không có tín hiệu vọng lại. Vì vậy, dơi thực ra nhìn được bằng tai thay cho đôi mắt." Ông nói tiếp: "Hệ thống radar của chúng tôi phát ra các tín hiệu và chúng dội lại bởi các vật thể trong tầm quan sát. Với sự trợ giúp của các thuật toán số, các tín hiệu được truyền đi và nhận được có thể được so sánh với nhau. Phép so sánh sẽ giúp hệ thống xác định khoảng cách, kích thuwocs, độ dày và tốc độ của vật thể. Nếu vật thể không chuyển động, tín hiệu vẫn được giữ nguyên."
Thêm vào đó, mô-đun radar nhỏ gọn của Frauhofer không chỉ tạo ra và nhận các tín hiệu, nó còn có thể xử lý lưu lượng tín hiệu kỹ thuật số với một mô-đun tần số cao và một bộ xử lý tín hiệu tích hợp. Radar cũng có thể bao phủ các khu vực rộng lớn, chẳng hạn như các bến cảng hoặc sân bay. Theo Hülsmann: "Kể từ khi sử dụng ăng-ten điện môi, góc mở của radar có thể lựa chọn tùy ý. Điều này có nghĩa dữ liệu ghi nhận có thể bao quát gần các bề mặt lớn đơn giản như các vật thể nhỏ và ở xa. Khi có sương mù, điển hình như cảng Hamburg bên sông Elbe nơi sương mù bao phủ thường xuyên, những chiếc camera an ninh tại đây không thể cung cấp hình ảnh phân giải cao. Đây là lý do tại sao các nhân viên chức năng thường phải tuần tra với đơn vị cảnh khuyển khi thời tiết xấu."
Frauhofer đã nhận thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi đối với hệ thống radar nhỏ gọn nói trên. Một trong những ứng dụng được ưu tiên hàng đầu là trang bị trên đội ngũ trực thăng cứu hộ bởi radar có khả năng phát hiện trong điều kiện tuyết dày cũng như hỗ trợ hạ cánh trong tất cả điều kiện môi trường và cung cấp thông số độ cao/khoảng cách chính xác. Ngoài ra, nó cũng phù hợp để sử dụng cho các mục đích an ninh, y tế, hậu cần và nhiều ngành công nghiệp.
Hülsmann nói: "Radar băng tần W có thể được sử dụng trong mọi trường hợp nơi các công nghệ cảm biến khác trong quá trình xử lý sản xuất thường không thể đảm đương bởi nhiệt độ cao hoặc tầm nhìn bị giới hạn. Có thể nêu ra một ví dụ, radar có thể được dùng như một cảm biến đo độ đầy trong các hầm chứa bột bởi nó có thể chống chọi tốt trong tình trạng bụi bám khi hầm được đổ đầy."
Một nguyên mẫu của hệ thống radar băng tần W đã được IAF lên kế hoạch giới thiệu tại hội chợ công nghiệp lớn nhất thế giới Hannover Messe, diễn ra từ ngày 8 đến 12 tháng 4 tại thành phố Hanover, Đức. Tại đây, các nhân viên triển lãm sẽ chứng minh khả năng của radar trong việc xác định mực nước chứa trong các ống đồng tâm với khoảng cách giữa chúng được lấp bởi sương mù. Theo Frauhofer, radar sẽ có thể xác định mực nước nơi các cảm biến quang sẽ bị "mù" bởi sương.
Frauhofer kỳ vọng một phiên bản cải tiến của hệ thống radar nhỏ gọn nói trên sẽ được tung ra thị trường trong vòng 2 năm nữa.
