En Rydberg-mottagare och spektrumanalysator detekterar ett brett spektrum av verkliga radiofrekvenssignaler ovanför en mikrovågskrets inklusive AM-radio, FM -radio, Wi-Fi och Bluetooth. Upphovsman:US Army illustration
En ny kvantsensor kan analysera hela spektrumet av radiofrekvens och verkliga signaler, frigöra nya möjligheter för soldatkommunikation, spektrummedvetenhet och elektronisk krigföring.
Arméforskare byggde kvantsensorn, som kan sampla radiofrekvensspektrumet-från nollfrekvens upp till 20 GHz-och upptäcka AM- och FM-radio, Blåtand, Wi-Fi och andra kommunikationssignaler.
Rydbergsensorn använder laserstrålar för att skapa mycket upphetsade Rydberg-atomer direkt ovanför en mikrovågskrets, för att öka och finslipa den del av spektrumet som mäts. Rydbergatomerna är känsliga för kretsens spänning, möjliggör att enheten kan användas som en känslig sond för det stora utbudet av signaler i RF -spektrumet.
"Alla tidigare demonstrationer av Rydbergs atomsensorer har bara kunnat känna av små och specifika områden i RF -spektrumet, men vår sensor fungerar nu kontinuerligt över ett brett frekvensområde för första gången, "sa Dr Kevin Cox, en forskare vid U.S. Army Combat Capabilities Development Command, numera känd som DEVCOM, Arméforskningslaboratorium. "Detta är ett riktigt viktigt steg mot att bevisa att kvantsensorer kan ge en ny, och dominerande, uppsättning funktioner för våra soldater, som arbetar i ett allt mer komplext elektromagnetiskt slagutrymme. "
Forskare exciterar Rubidium-atomer till Rydberg-stater med hög energi. Atomerna interagerar starkt med kretsens elektriska fält, möjliggör detektering och demodulering av varje signal som tas emot i kretsen. Upphovsman:US Army illustration
Rydberg -spektrumanalysatorn har potential att överträffa grundläggande begränsningar för traditionell elektronik när det gäller känslighet, bandbredd och frekvensområde. På grund av detta, laboratoriets Rydberg -spektrumanalysator och andra kvantsensorer har potential att låsa upp en ny gräns för armésensorer för spektrummedvetenhet, elektronisk krigföring, avkänning och kommunikation - en del av arméns moderniseringsstrategi.
"Enheter som är baserade på kvantbeståndsdelar är en av arméns högsta prioriteringar för att möjliggöra teknisk överraskning i den framtida konkurrenskraftiga stridsytan, "sade arméforskaren Dr. David Meyer." Kvantsensorer i allmänhet, inklusive den som visas här, erbjuder oöverträffad känslighet och noggrannhet för att upptäcka ett brett spektrum av missionskritiska signaler. "
Den peer-reviewed journal Fysisk granskning tillämpad publicerade forskarnas fynd, Waveguide-kopplad Rydberg-spektrumanalysator från 0 till 20 GigaHerz, medförfattare av arméforskare Drs. David Meyer, Paul Kunz, och Kevin Cox
Forskare använder en experimentell apparat från Rydberg spektrumanalysator vid DEVCOM Army Research Lab. Upphovsman:U.S. Army
Forskarna planerar ytterligare utveckling för att förbättra signalkänsligheten hos Rydberg -spektrumanalysatorn, syftar till att överträffa befintlig toppmodern teknik.
"Betydande fysik och teknisk ansträngning är fortfarande nödvändig innan Rydberg-analysatorn kan integreras i en fälttestbar enhet, "Sa Cox." Ett av de första stegen är att förstå hur man behåller och förbättrar enhetens prestanda när sensorstorleken minskar. Armén har framträtt som en ledande utvecklare av Rydberg -sensorer, och vi förväntar oss att mer spetsforskning kommer att resultera då detta futuristiska teknikbegrepp snabbt blir verklighet. "
