Antenas adesivas vão recobrir asas de aviões e paredes da sua casa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/11/2021

Este protótipo está montado em um pedaço de vidro, mas as antenas poderão ser coladas sobre superfícies irregulares.
[Imagem: Can Wu]

Antenas flexíveis

Pesquisadores demonstraram o funcionamento de um novo tipo de antena que poderá revestir as asas de um avião, funcionar como um adesivo de pele, transmitindo sinais para implantes médicos, ou cobrir uma sala como se fosse um papel de parede, garantindo comunicação com dispositivos pessoais ou da Internet das Coisas.

A tecnologia, que também poderá ser usada em redes 5G e 6G, é baseada na eletrônica de grandes áreas, uma forma de fabricar circuitos eletrônicos em materiais finos e flexíveis.

Antenas com as funcionalidades obtidas pela equipe só podem ser feitas hoje com circuitos rígidos tradicionais, medindo vários centímetros de largura, que dificilmente poderiam ser montados na forma de grandes estruturas.

Antena em arranjo de fase

Can Wu e seus colegas da Universidade de Princeton, nos EUA, usaram transistores de filme fino de óxido de zinco para criar um conjunto de três antenas com 30 centímetros de comprimento, dispostas em uma estrutura conhecida como matriz com arranjo de fase, que é capaz de transmitir sinais concentrados que podem ser programados digitalmente para atingir as frequências e as direções desejadas.

Cada antena na matriz emite um sinal com um retardo de tempo especificado em relação às suas vizinhas, e a interferência construtiva e destrutiva entre esses sinais resulta em um feixe eletromagnético focalizado - semelhante à interferência entre ondulações criadas por gotículas de água em um lago.

Uma antena comum transmite um sinal fixo em todas as direções. "Mas uma matriz com arranjo de fase pode escanear eletricamente o feixe em diferentes direções, para que você possa fazer comunicação sem fio ponto a ponto," explicou Wu.

A grande inovação da equipe foi desenvolver uma abordagem que expande essas antenas para dimensões inalcançáveis até agora, reduzindo sua espessura a um simples revestimento flexível e, ao mesmo tempo, ampliando sua dimensão até onde for necessário.

"A eletrônica de grandes áreas é uma tecnologia de filme fino, então podemos construir circuitos em um substrato flexível ao longo de uma extensão de metros, e podemos integrar monoliticamente todos os componentes em um formato parecido com uma folha de papel," disse Wu.

Detalhe das antenas de filme fino e a difusão característica do arranjo de fases.
[Imagem: Can Wu et al. - 10.1038/s41928-021-00648-z]

Aviões, satélites e casas

Este tipo de sistema de antena poderá ser instalado em quase qualquer lugar. Quando usado como papel de parede em uma sala, por exemplo, ele poderá permitir uma comunicação rápida, segura e com baixo consumo de energia com uma rede distribuída de dispositivos IdC (internet das coisas), como sensores de temperatura ou movimento.

Ter uma antena fina e flexível também pode ser útil nos satélites artificiais, que são lançados em um formato compacto e se desdobram quando atingem a órbita, e nos aviões, já que antenas maiores permitem comunicações a distâncias mais longas.

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