香港城市大學(xué)（城大）的研究人員研發(fā)出全球首個(gè)集成光子毫米波雷達(dá)芯片，以極其精巧的裝置達(dá)成前所未有的精確度，為雷達(dá)技術(shù)帶來(lái)突破。這項(xiàng)突破標(biāo)志著通信感知一體化（ISAC）網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展向前邁進(jìn)一大步，為更復(fù)雜和功能更強(qiáng)大的6G技術(shù)應(yīng)用鋪路。

毫米波雷達(dá)將在未來(lái)6G時(shí)代扮演舉足輕重的角色，可讓無(wú)線連接設(shè)備對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行高分辨率的探測(cè)和感知。針對(duì)傳統(tǒng)電子雷達(dá)長(zhǎng)期受到頻率與帶寬之間取舍的問題，城大研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了了突破性的解決方案。他們將電子雷達(dá)訊號(hào)以光訊號(hào)的形式產(chǎn)生并處理，充分利用了光學(xué)系統(tǒng)固有的寬頻操作優(yōu)勢(shì)。此外，這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用最先進(jìn)的集成光子技術(shù)，將核心系統(tǒng)縮小至比硬幣還小的尺寸。

領(lǐng)導(dǎo)今次研究的城大電機(jī)工程學(xué)系王騁教授說：「這項(xiàng)工作展示了首個(gè)可在毫米波頻段運(yùn)作的集成光子雷達(dá)，其分辨率是迄今所有片上光子雷達(dá)中最高的。這標(biāo)志著光子雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑」。

該系統(tǒng)在毫米波 V 波段（中心頻率45GHz）運(yùn)作，頻寬達(dá)10 GHz，可為測(cè)距、速度偵測(cè)和逆合成孔徑雷達(dá) (ISAR) 提供卓越的精確度。技術(shù)的突破點(diǎn)在于將訊號(hào)產(chǎn)生與目標(biāo)回波處理整合在單一芯片上，大大降低了對(duì)昂貴的高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的依賴。這種設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，有賴城大科學(xué)家多年研究及精心開發(fā)的鈮酸鋰薄膜光子平臺(tái)

團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新不僅限于技術(shù)性能，還在實(shí)際應(yīng)用上有所突破。他們開發(fā)了一個(gè)可在4英寸晶圓上進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)的解決方案，提高成本效益，可望在未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。

王教授補(bǔ)充說：「未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)不僅需要更高的數(shù)據(jù)傳輸量，還需要具備高分辨率環(huán)境感測(cè)能力。我們的解決方案提供高分辨率實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知，為室內(nèi)傳感、自動(dòng)駕駛和生命體征監(jiān)測(cè)等應(yīng)用開辟了新的可能性。」

 

這項(xiàng)題為 “Integrated lithium niobate photonic millimeter-wave radar”的研究最近發(fā)表在 Nature Photonics。南開大學(xué)的朱廈教授及城大博士生的張依文為論文第一作者。城大電機(jī)工程學(xué)系的王騁教授、潘裕斌教授和南開大學(xué)的祝寧華院士為通訊作者。其他共同作者包括：城大的馮寒珂博士和王永吉、北京工業(yè)大學(xué)的馮佳雪以及中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的翟鯤鵬。

如有查詢，歡迎聯(lián)絡(luò)城大電機(jī)工程學(xué)系的王騁教授（電郵：cwang257@um.cityu.edu.hk）。