中正大學電機系蔡作敏副教授開發全台最小「新型諧波雷達系統」,可有效偵測到、定位並記錄像蜜蜂一樣微小的昆蟲蹤跡。(圖/記者陳鐘聲攝 , 2017.08.09)
中正大學電機系蔡作敏副教授開發全台最小「新型諧波雷達系統」,可有效偵測到、定位並記錄像蜜蜂一樣微小的昆蟲蹤跡。(圖/記者陳鐘聲攝 , 2017.08.09)

「讓蜜蜂背著晶片飛」中正大學與台灣大學合作開發完成一套全台最小雷達系統,可以偵測蜜蜂,更可以量測到比雜訊小千倍的訊號,讓未來研究小型生物的學者、科學家們不用再費盡功夫。

中正大學電機所一年級研究生鄭廷偉表示,近年全球各地蜜蜂的數量不斷驟然減少,造成大多仰賴蜜蜂授粉的作物不能繁殖,未來可能會爆發農作物及糧食的危機,蔡作敏教授為了要找出蜜蜂消失的原因,針對搜尋蜜蜂,開發新型的諧波雷達系統,能有效了解、掌握蜜蜂活動狀況。

中正大學電機系蔡作敏副教授開發的具有高度靈敏的「新型諧波雷達系統」,可有效偵測到、定位並記錄像蜜蜂一樣微小的昆蟲蹤跡,而且準確率超過80%以上,更可量測到比雜訊小上1000倍的訊號。蔡作敏副教授說,這套「新型諧波雷達系統」將可提供學者、科學家們一個觀察和研究昆蟲生態、疾病成因的主要工具之一。

蔡作敏表示,傳統的雷達系統主要用在偵測大型物體,諧波雷達技術就可以偵測到小型物體,這是中正團隊突破限制,開發出的雷達系統,是目前全台偵測最小生物的系統,最小可測量到體長約1.5公分的蜜蜂。」;蔡作敏指出,我們縮小晶片尺寸為0.4乘0.5公分,可黏在蜜蜂身上,且不影響蜜蜂飛行,團隊不斷改進諧波雷達的靈敏度,提出新型架構,讓雷達的測距可以更遠,也可以大幅改善收發隔離度。

蔡作敏說,開發完成的雷達系統會先發出一個9.4GHz的訊號,當蜜蜂身上的微小晶片接收到訊號時,將會產生18.8GHz的倍頻訊號傳回,再由雷達分析回傳的訊號和雷達基站的距離,推算蜜蜂的位置,實際測量的準確率達80%以上,也能偵測到距離雷達約900公尺遠的蜜蜂活動。

蔡作敏表示,傳統的諧波雷達會讓蜜蜂背著一根1.6公分的天線,直接影響蜜蜂飛行,甚至讓蜜蜂無法順暢進出蜂巢,現在中正團隊研發的晶片,擁有高靈敏度的天線設計,則利用軟性電路板設計出薄如蟬翼的天線,蜜蜂貼上晶片後可自在進出蜂巢,因此所觀察到的蜜蜂行為是最接近蜜蜂實際生活。

中正團隊花了將近六年的時間,由蔡作敏一手打造蜜蜂「諧波雷達系統」,雖然在開發的過程遇見很多的問題,也花了好幾個百萬,蔡作敏副教授的中正團隊就雷達靈敏度、解析度等各種需求考量,都已一一克服。他自信地表示,未來只要有定位、搜尋需求的實驗,都能使用該雷達系統做研究。