Scopo del presente progetto di ricerca è quello di realizzare un sistema radar integrato di piccole dimensioni per applicazioni civili e medicali. Possibili campi di applicazione sono:
1) Il controllo dei passaggi a livello. Il sistema radar proposto sarà in grado di segnalare in tempo reale la presenza di veicoli ed in generale di ostacoli tra le sbarre di un passaggio a livello
2) Controllo del superamento della striscia gialla di sicurezza da parte degli utenti del servizio della rete metropolitana. Il sistema proposto sarà in grado di segnalare la presenza di soggetti in zone pericolose durante l'arrivo di un treno metropolitano
3) Individuazione di droni in aree in cui ne è proibito l'uso. Tramite una scansione del fascio dell'antenna basata su una tecnica MIMO il sistema sarà in grado di segnalare la presenza di droni fino ad una distanza di circa 100 m
4) Sistema radar ad integrazione del bastone bianco utilizzato da soggetti ipovedenti. Il sistema radar proposto, se integrato nel bastone, sarà in grado di segnalare la presenza di ostacoli fissi e/o in movimento fino a circa 5 metri di distanza dal portatore.
Le varie applicazioni sopra elencate saranno ottenute a partire da radar commerciali in tecnologia monolitica (MMIC) in Silicio-Germanio che saranno equipaggiati con specifiche antenne e circuiti di amplificazione e condizionamento del segnale a seconda dell'applicazione. In particolare saranno realizzati array di antenne a patch paralleli per ottenere fasci stretti ed array seriali per applicare le tecniche MIMO per la ricostruzione degli scenari. Come circuiti di condizionamento sarà dimensionato e utilizzato un circuito per il controllo della stabilità della frequenza del VCO presente nel Radar (PLL) e una rete di switch per il pilotaggio delle varie antenne del radar. Il tutto sarà poi integrato su di un multilayer a 6 strati, progettato con specifici software disponibili presso il DIET e realizzato da ditte del settore.
Le tecniche radar sono attualmente utilizzate in ambito militare e civile per individuare la posizione di aerei e navi ma anche per il telerilevamento da satellite dell'atmosfera e della superficie terrestre. Tutti questi sistemi, tuttavia, sono ingombranti e costosi. Lo sviluppo delle tecnologie integrate ed in particolare di quelle C-MOS e MMIC in silicio Germanio ha consentito la realizzazione di Radar integrati piccoli, leggeri e a basso costo adatti allo sviluppo e alla realizzazione di radar a corto raggio.
Alcuni radar integrati sono già commercializzati (Demorad dell'Analog Devices; Distance2go dell'Infineon) tuttavia il loro utilizzo è molto specifico e non adattabile ai casi di nostro interesse. Con questo progetto di ricerca si vuole mettere a punto una tecnica di progetto di sistemi Radar integrati che, a seconda dell'applicazione richiesta, monteranno specifici circuiti ed antenne ed utilizzeranno specifici software, mantenendo sempre l'aspetto di realizzazioni integrate ibride.
Un aspetto innovativo di questo progetto di ricerca è proprio l'utilizzo della tecnologia integrata ibrida. La miniaturizzazione dei sistemi sta oggi spingendo verso l'uso di circuiti integrati a microonde di tipo monolitico (MMIC). Tuttavia il costo prototipale di questi dispositivi è molto alto e, inoltre, in Italia non sono presenti ditte per la realizzazione di MMIC (Foundry). La tecnologia integrata ibrida utilizzata in questo progetto prevede l'uso di dispositivi integrati in singoli package che vengono montati su di un multistrato dielettrico dotato di 6 strati conduttivi (6 layers). Con questa tecnica è possibile realizzare un intero sistema rice-trasmittente comprendente anche le antenne con ingombri limitati e con costi di prototipazione e di industrializzazione contenuti.
Un altro aspetto innovativo riguarda la realizzazione di antenne e di array di antenne non convenzionali. Infatti, nel progetto saranno studiati antenne ed array di antenne in guida d'onda integrata nel substrato (SIW) e saranno messe a punto tecniche per la mitigazione degli accoppiamenti spuri ad esempio tramite l'uso di strutture a gap di banda elettromagnetica (EBG).
Inoltre, l'acquisizione da parte dei ricercatori del DIET di un know-how specifico sulla realizzazione di circuiti integrati ibridi potrà essere sfruttata in futuro per altre applicazioni quali radar per il controllo dei processi industriali, radar per il telerilevamento da satellite, per la diagnostica di materiali e per il monitoraggio da remoto di attività fisiologiche.
Si vuole infine segnalare che queste attività saranno svolte in collaborazione con la ditta MRS di Roma già operante nel settore dei sistemi radar e con un buon know-how nel settore dell'analisi dei segnali radar.
In conclusione il presente progetto ha un carattere estremamente multidisciplinare e affronta problematiche tipiche dei campi elettromagnetici (antenne) dell'elettronica (PLL) e delle telecomunicazioni (analisi dei segnali con DSP) tutte sviluppate a livello ingegneristico di progetto e realizzazione.