Eletrônica

Antenas que mudam de tamanho escolhem que frequência devem captar

Antenas que mudam de tamanho escolhem que frequência devem captar
As antenas podem se comprimir ou expandir, mudando a frequência que captam conforme mudam de tamanho. [Imagem: Rob Felt]

Antenas dobráveis

Apesar do grande avanço da tecnologia das comunicações, projetar um de seus elementos essenciais, as antenas, ainda é mais uma arte do que uma ciência.

Por isso, Syed Nauroze e seus colegas do Instituto de Tecnologia da Geórgia foram buscar inspiração no origami, a arte da dobradura de papéis, para criar antenas de radiofrequência com dimensões ajustáveis.

Mudar de tamanho permite que as antenas alterem quais sinais devem captar e quais devem bloquear, funcionando essencialmente como um filtro em uma ampla faixa de frequências.

Esses filtros ajustáveis terão uma variedade de usos, desde sistemas de antenas capazes de se adaptar em tempo real a condições ambientais, até a próxima geração de sistemas de camuflagens eletromagnéticas baseadas em metamateriais, que poderão ser reconfiguradas rapidamente para refletir ou absorver determinadas frequências.

"O padrão Miura-Ori [do origami] tem um número infinito de posições possíveis ao longo de sua extensão, de totalmente comprimido a totalmente expandido. Um filtro espacial feito desta maneira pode alcançar uma versatilidade similar, mudando a frequência que ele bloqueia à medida que o filtro é comprimido ou expandido" explicou o brasileiro Gláucio Paulino, formado pela UnB e atualmente professor do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA. Paulino vem fazendo avanços seguidos no campo da tensegridade, incluindo módulos eletrônicos flexíveis.

Antenas extensíveis

Os pesquisadores usaram uma impressora especial que marca o papel para permitir que uma folha seja dobrada no padrão de origami. Uma impressora tipo jato de tinta foi então usada para aplicar linhas de tinta condutora, à base de prata, através dessas perfurações, formando os elementos dipolo que dão ao objeto sua capacidade de filtragem de frequências de rádio.

"Os dipolos foram colocados ao longo das linhas de dobra de modo que, quando o origami é comprimido, os dipolos se dobram e ficam mais próximos, o que faz com que sua frequência de ressonância suba ao longo do espectro," explicou o pesquisador Manos Tentzeris, que também já demonstrou o uso dessa técnica para captar energia do ambiente na forma de ondas eletromagnéticas.

Um filtro em forma de Miura-Ori construído com uma única camada bloqueia uma faixa estreita de frequências, enquanto várias camadas de filtros empilhados podem alcançar uma faixa mais ampla de frequências bloqueadas.

Como a formação de Miura-Ori é plana quando totalmente estendida e bastante compacta quando totalmente comprimida, as estruturas poderão ser usadas em sistemas de antenas que precisam permanecer em espaços compactos até serem utilizadas, como aquelas usadas em aplicações espaciais, que só se abrem completamente após o lançamento.

Bibliografia:

Continuous-range tunable multi-layer frequency selective surfaces using origami and inkjet-printing
Syed Abdullah Nauroze, Larissa S. Novelino, Manos M. Tentzeris, Glaucio H. Paulino
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1812486115




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