Японские ученые из Национального института информационных и телекоммуникационных
технологий NICT (National Institute of Information and Communications Technology)
разработали специальную камеру, которая позволяет снимать излучаемые радиоволны
в движении. Новую камеру планируется использовать в разработке новых антенн и
при измерении электромагнитных шумов.
Нынешние технологии не позволяют быстро выявить и
локализовать дефекты в радиооборудовании. В таких случаях используется
специальный датчик электромагнитного излучения с малым радиусом действия
процедура поиска утечек при этом занимает очень много времени. Чтобы справиться
с проблемой визуализации источников радиоволн, ученые решили создать так
называемую «электрополевую камеру» (electric field camera). С помощью такой
камеры даже специалисты с минимальной квалификацией смогут проверять соединения
в радиопередатчиках и находить источники паразитного излучения.
Работа новой камеры основана на изменении индекса
преломления монокристаллического теллурида цинка в электрическом поле. Сначала
исследуемую микросхему или сборку помещают на кристалл теллурида цинка. Затем
индекс преломления кристалла меняется в зависимости от электрического поля,
создаваемого при работе излучающего контура. Проецируя лазерный луч с длиной волны
780 нанометров снизу на подложку из теллурида цинка, ученые получают
изображение отраженного света с помощью CMOS-сенсора. Изменение индекса преломления
в кристаллах теллурида цинка отображается на записи как изменение
контрастности. После обработки снятые кадры поступают на монитор исследователя.
В ходе демонстрации своей камеры разработчики показали, как отображается на
мониторе электрическое поле (+ и −), интенсивность излучения (в абсолютных
значениях) и фаза сигнала (черным и белым цветом).
Скорость изменения индекса преломления в кристаллах
теллурида цинка составляет около 10-12 секунд, при этом измерение ведется для
радиосигналов в диапазонах от 10 МГц до 110 ГГц. Съемка ведется со скоростью 20’000
кадров в секунду. Для устранения помех и создания четкого изображения сигнала кадры
объединяются так, что скорость готового ролика составляет от 10 до 1’000 кадров
в секунду. Съемку на скорости 1’000 кадров в секунду трудно разглядеть
невооруженным глазом, поэтому воспроизводится съемка на замедленной скорости.
Поле зрения в кадре для показанного образца камеры
составляет примерно 25x25 мм с разрешением 100 x 100 пикселей. Фактический размер
каждого пикселя на изображении равен 0,25 мм. Для более точных исследований размер пикселя можно снизить до 0,1 и меньше, но при этом, как говорят инженеры NICT,
для получения пикселей размером менее 0,05 мм придется полностью менять конструкцию камеры. Сейчас размеры камеры составляют 30x18x18,5 см и она, как следует
из изложенного выше позволяет исследовать участки радиоаппаратуры размером не
более 25x25 мм.
Получаемое с помощью электрополевой камеры изображение показывает
256 оттенков серого, причем интенсивность сигнала показывается в диапазон от 30
до 40 Дб. Теоретически, дополнительная обработка изображения помогает получить
и более высокое разрешение, но при этом теряются данные о шумах. Сейчас
разработчики пытаются увеличить количество пикселей и размер области съемки
одним из направлений этой работы является комбинирование нескольких кристаллов
теллурида цинка.
Сейчас электрополевая камера японских ученых позволяет лишь наблюдать
состояние радиочастотной схемы в виде фильма. В то же время авторы новой
технологии планируют добавить в систему функции для анализа изображения и
определения конкретных проблем по полученному изображению.
Подробнее о камере, созданной японскими учеными для
визуализации распространения радиоволн в разного рода радиоизлучающей
аппаратуре, можно прочитать на сайте Tech ON!.
|
