Una nova antena que utilitza aigua salada i plàstic en lloc de metall per donar forma a senyals de ràdio podria facilitar la fabricació de xarxes que utilitzin senyals VHF i UHF.
El fet de poder concentrar l’energia d’un senyal de ràdio cap a un determinat receptor, significa que pot augmentar l’abast i l’eficiència de les transmissions. Si es coneix la ubicació del receptor, es pot utilitzar una antena directiva. Però si la ubicació del receptor és incerta, o si es mou, o si es vol canviar a un altre receptor, la direccionalitat, no és la millor opció. En aquest cas, els enginyers solen utilitzar una tècnica anomenada direccinalitat del feix, i fer-ho a gran escala com és el cas dels mecanismes fonamentals de la creació de xarxes 5G.
 |
| Font: Lei Xing |
La direcció al feix permet ajustar el focus de l'antena sense haver de moure-la a les diferents direccions. Es tracta d’ajustar les fases relatives d’un conjunt d’ones de ràdio a l’antena: aquestes ones interfereixen de manera constructiva i destructiva, anul·lant-se en direccions no desitjades i reforçant el senyal en la direcció que es vol enviar el senyal. També són possibles diferents patrons de feix o estats. Per exemple, és possible voler un feix més ampli si s'envia el mateix senyal a diversos receptors en una direcció determinada o un feix més selectiu si es vol comunicar amb un sol.
Els investigadors han desenvolupat un avançat sistema d’antenes basat en líquids que es basa en un ingredient fàcilment disponible: l’aigua salada. Certament, no es tracta de la primera antena de líquid: aquestes antenes, que utilitzen fluids per transmetre i rebre senyals de ràdio, poden ser útils en situacions en què calen freqüències VHF o UHF (freqüències entre 30 MHz i 3 GHz). Solen ser petites, transparents i més reconfigurables que les antenes convencionals metàl·liques. Per aquestes raons, s'estan explorant per a aplicacions del Internet de coses (IoT) i el 5G.
Les antenes líquides que depenen de l'aigua salada tenen encara més avantatges, ja que aquesta substància és fàcilment disponible, de baix cost i és ecològica. Fins a l’actualitat s’han desenvolupat diverses antenes basades en aigua salada, però aquests dissenys es limiten a la facilitat que tenen en poder controlar i reconfigurar el feix.
Tot i això, en una publicació recent a les IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Lei Xing i els seus col·legues del Col·legi d’Enginyeria Electrònica i de la Informació de la Nanjing University of Aeronautics and Astronautics of China han proposat una nova antena basada en aigua salada que aconsegueix 12 feixos direccionals. estats de direcció i un estat omnidireccional. La seva configuració circular permet una direcció completa del feix de 360 graus i funciona per a freqüències entre 334 i 488 MHz.
 |
| Font: IEEE Spectrum |
El disseny proposat consisteix en un pla de terra circular, amb 13 tubs acrílics transparents que es poden omplir(o buidar) amb aigua salada sota demanda. Un tub està situat al centre per actuar com un mono-pol conduït (el senyal de ràdio s'inicia a través d'un disc de coure a la base del tub). Al seu voltant, hi ha 12 mono-pols anomenats paràsits. Quan només se excita el mono-pol conduït, això crea un senyal omnidireccional. Però els 12 mono-pols restants, quan s'omplen d'aigua, treballen junts per actuar com a reflectors i donar la direcció del senyal emès.
La part més difícil del disseny d'aquesta antena és la manera de controlar eficaçment els mono-pols paràsits de l'aigua. Per fer-ho, es va desenvolupar un sistema de control de líquids mitjançant micro-bombes, que es poden aplicar a altres antenes amb líquid.
La característica atractiva d’utilitzar mono-pols d’aigua és que tant l’alçada de l’aigua com l’estat d’activació es poden ajustar dinàmicament mitjançant tècniques micro-fluídiques, que tenen un grau de flexibilitat més alt que les antenes metàl·liques. També, l'antena es pot desactivar totalment quan no està en ús.
Quan l’antena està completament apagada i es drena l'aigua, és gairebé indetectable pel radar. En canvi, aquest efecte és difícil d’aconseguir amb les antenes de metall.
El rang operatiu de la nova antena de 334 MHz a 488 MHz el converteix en un prometedor candidat per a aplicacions de molt alta freqüències com es el cas de les usades en el IoT i les aplicacions marítimes. Una limitació de les antenes basades en aigua salada, és que la capacitat de l'aigua salada (mesura de la seva interacció amb els camps elèctrics) és sensible a la variació de la temperatura.
Font: IEEE Spectrum
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada