En radar genom väggen, byggd på ett chip som är mindre än ett riskorn, har utvecklats av ett team av forskare vid Indian Institute of Science (IISc), ledd av Gaurab Banerjee, Docent vid institutionen för elektrisk kommunikationsteknik.

Utvecklad med hjälp av Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) teknologi, denna radar har en enda sändare, tre mottagare, och en avancerad frekvenssyntes som kan generera komplexa radarsignaler, allt packat ihop till ett litet chip. Dess ringa storlek kan möjliggöra massproduktion till en låg kostnad. Sådana radarer har omfattande tillämpningar inom försvarssektorn, samt områden som sjukvård, transporter och jordbruk.

"Endast en handfull länder i världen idag har förmågan att placera hela elektroniken i en radar på ett chip, säger Banerjee.

Radarer fungerar enligt principen att studsa en signal från ett föremål och mäta fördröjningen i signalens retur. Dessa signaler analyseras för att identifiera objektet – till och med rekonstruera en grov bild av det – eller bestämma var det är eller hur snabbt det rör sig. En förlängning av denna teknik är en radar genom väggen (TWR), som fungerar på principen att radiovågor kan tränga in i väggar, när ljus inte kan.

"TWR-avbildning har alltid varit ett av de mest utmanande radardesignproblemen, " säger Banerjee. För en, signalen kan dämpas avsevärt när den passerar genom väggar. För att övervinna detta, radiovågor som består av ett stort antal frekvenser måste användas, vilket kan komplicera designen. Dessa radar använder också en mer komplex signal, känd som ett kvittra, som kräver anpassad elektronik som en mikrovågssändare, en mottagare och en frekvenssyntes.

Med sin design, IISc-teamet har nu lyckats klämma ihop alla dessa elektroniska komponenter till en enda, litet chip. De använde nya arkitektoniska tekniker och kretsdesigntekniker för att övervinna utmaningar som är specifika för radarer – som konstruktionen av en transceiver med bred fraktionell bandbredd. "Samma designtekniker som har möjliggjort mindre och billigare smartphones kan nu användas för att miniatyrisera den komplexa elektroniken i ett radarsystem till ett litet chip, säger Banerjee.

Även om chippet ursprungligen utvecklades för flygplatssäkerhetsrelaterade applikationer, Banerjees grupp undersöker även tillämpningar inom andra områden som sjukvård.

Till exempel, den kan användas för att övervaka äldres hälsa. Det finns mer än 100, 000, 000 äldre människor i Indien, med många som bor på egen hand. Om de halkar och faller, och det går oupptäckt, det kan leda till allvarliga långvariga problem.

Även om kameror och wearables har använts för att övervaka deras rörelser, det finns farhågor om integritet och olägenheter. TWR radarsystem, därför, erbjuda ett bekvämt alternativ.

"Det kan vara möjligt för ett centralt placerat TWR-system att skanna huset, och konstruera en modell av när en person står eller sitter ner. Om det sker en plötslig förändring i gång på grund av ett fall, det kan utlösa ett larm, " säger Banerjee. "Den kan också övervaka andnings- och andningsfrekvenser och bedöma hur allvarlig ett fall är."

Denna forskning finansierades av IMPRINT-programmet från Indiens regering, med ytterligare ekonomiska bidrag från ministeriet för utveckling av mänskliga resurser (MHRD) och försvarets forsknings- och utvecklingsorganisation (DRDO). Bharat Electronics Limited (BEL), en försvars-PSU, har varit en aktiv industriell partner i detta IMPRINT-projekt sedan starten.

Banerjees team undersöker för närvarande olika alternativ för att kommersialisera denna teknik.