60 GHz-radarchip kan smartphone omtoveren tot contactloze gezondheidstracker

LEUVEN, 4 augustus, 2020 — Deze week, op de virtuele conferentie RFIC, presenteert imec een prototype van een radarchip die kleine bewegingen kan detecteren. Met een diepteresolutie van slechts 2 cm is deze radar geschikt voor het contactloos registreren van vitale lichaamsfuncties of voor gebarenherkenning. Imec’s compacte radarchip verbruikt zeer weinig stroom waardoor hij geïntegreerd kan worden in apparaten die werken op batterijen, zoals smartphones.  

Een radar detecteert objecten door er radiogolven op te laten weerkaatsen. Een veelgebruikte radartechnologie is frequentiemodulatie: uit het frequentieverschil van de gereflecteerde golf wordt de afstand tot het doel bepaald. Hoe sneller de frequentie van die gemoduleerde golven toeneemt, hoe beter de signaalkwaliteit. In de nieuwe radar van imec neemt die frequentie uiterst snel toe (12 procent in slechts 51,2 microseconden). Een hoge modulatiebandbreedte (7,2 GHz) zorgt bovendien voor een ultrafijne resolutie, wat 3D-detectie van bijvoorbeeld vingerbewegingen en handgebaren mogelijk maakt.

Experimenten in het labo tonen aan dat de radar iemands hartslag vanop 5 meter afstand kan detecteren, nauwkeurig de snelheid en de positie van een voetganger kan bepalen en verschillende doelen (objecten of mensen) van elkaar kan onderscheiden.

Experimenten in het labo tonen aan dat de radar iemands hartslag vanop 5 meter afstand kan detecteren, nauwkeurig de snelheid en de positie van een voetganger kan bepalen en verschillende doelen (objecten of mensen) van elkaar kan onderscheiden. Aangezien imec’s radar gebruik maakt van de frequentieband rond 60 GHz - een licentievrije ISM-band – kan de technologie opengesteld worden voor nieuwe industriële of medische toepassingen. 

Het volledige radarsysteem verbruikt slechts 62 mW - aanzienlijk minder dan andere radars in dit frequentiegebied.  Doordat de radar in amper één microseconde kan opgestart worden, hoeft hij enkel ingeschakeld worden wanneer dat nodig is, wat het energieverbruik nog verder beperkt. De uiterst compacte radarchip (4.15 mm²) is geïntegreerd in algemeen beschikbare chiptechnologie, wat grote productievolumes en bijgevolg een lage prijs mogelijk moet maken.  

“Ons radarontwerp is zeer compact en energiezuinig, waardoor het kan geïntegreerd worden in smartphones, gezondheidstrackers en wearables”, zegt Barend van Liempd, programmamanager radar bij imec. “Daardoor worden die apparaten zich bewust van hun omgeving, waardoor we ze op een andere manier zullen gaan gebruiken. De telefoon op het nachtkastje kan met een ingebouwde radar bijvoorbeeld slaapkwaliteit registreren door vanop afstand ademhaling en de variatie in hartslag op te volgen. Evengoed kan de radar andere activiteiten herkennen, wat een brede waaier aan nieuwe toepassingen opent die het comfort en de betrouwbaarheid van gezondheidstracking kunnen verbeteren. Denk bijvoorbeeld aan baby-monitoring, sport, gepersonaliseerde geneeskunde of ouderenzorg.” 

“Met dit prototype tonen we aan dat radartechnologie klaar is voor de volgende grote stap: het gebruik in draadloze apparaten. Nu zijn we op zoek naar bedrijven die vroeg in deze markt willen stappen om deze nieuwe oplossingen te realiseren”, zegt Kathleen Philips, directeur IoT bij imec. 

Het onderzoek dat tot deze resultaten heeft geleid, werd ondersteund door het Europese financieringsprogramma ECSEL Joint Undertaking, onder subsidieovereenkomst nr. 783190 - project PRYSTINE.