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Neuer Radarsensor erkennt durstige Pflanzen
Arboristik-Baumpflege-Baumschutz
Veröffentlicht von kes in Forschung · Donnerstag 05 Okt 2023 ·  1:15
Tags: RadarsensorWassermangel
Neuer Radarsensor: Er ist so klein wie ein Samenkorn. Foto: Omeed Momeni, ucdavis.edu


(5.10.2023) Ein neuer Sensor von Forschern der University of California Davis erkennt die winzigen Bewegungen der Blätter einer Pflanze aufgrund von Wassermangel. Es handelt sich um ein Millimeterwellen-Radar, das sich extrem schnell bewegende elektromagnetische Wellen aussendet, um Bewegung, Position und Geschwindigkeit von Objekten anhand der reflektierten Signale zu erfassen. Die Vorteile von Millimeterwellen liegen in ihrer natürlichen Empfindlichkeit gegenüber kleinräumigen Bewegungen und ihrer Fähigkeit, sich auf mikroskopisch kleine Objekte zu konzentrieren und Daten von diesen zu erfassen.

Laut Omeed Momeni seinem Team erfasst der Sensor Bewegungen, die 100 Mal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Der Sensor basiert auf einem innovativen Millimeterwellen-Radar-Design. In seiner Präzision ist er allen vergleichbaren Sensoren in der Welt überlegen, so die Wissenschaftler. Dabei sei er gerade einmal so groß wie ein Samenkorn.

Extreme Empfindlichkeit

Millimeterwellen umfassen den Frequenzbereich zwischen 30 und 300 Gigahertz. Sie rangieren zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht und ermöglichen beispielsweise schnelle Kommunikationsnetze wie 5G. Normalerweise benötigen Generatoren, die Mikrowellen erzeugen, sehr viel Strom und sie sind sperrig. Momeni und sein Team mussten ein Problem lösen, das umso größer wurde, je kleiner die Ingenieure den Sensor konzipierten. Störgeräusche übertönten die gewünschten Signale, sodass sie unbrauchbar waren.

Innovatives Chip-Design

Team-Mitglied Hao Wang wollte im Rahmen seiner Dissertation das problematische Rauschen durch Gegengeräusche auslöschen. Das gelang ihm mit einem neuen Chip-Design. Momeni entwickelte auf dieser Basis den Prototypen des Millimeterwellen-Radars. Außer in der Landwirtschaft könnte der neue Sensor auch zur Überwachung der Integrität von Bauwerken eingesetzt werden und Blinden das Navigieren in unbekannten Umgebungen erleichtern.
(pte)

Publikation
Hao Wang; Hamidreza Afzal; Omeed Momeni. A Highly Accurate and Sensitive mmWave Displacement-Sensing Doppler Radar With a Quadrature-Less Edge-Driven Phase Demodulator. DOI: 10.1109/JSSC.2023.3266704


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