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Eletrônica

Átomos funcionam como receptores de rádio para comunicações sem fios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/09/2019

Menor rádio do mundo é feito com um único átomo
As comunicações sem fio usam uma técnica chamada modulação de fase, na qual os sinais são deslocados um em relação ao outro no tempo. Neste exemplo, o sinal de comunicação (azul) contém reversões periódicas em relação ao sinal de referência (vermelho). A informação é codificada nesta modulação.
[Imagem: Holloway/NIST]

Menor rádio do mundo

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos EUA criaram um "rádio atômico", no qual um único átomo é usado para receber sinais de comunicação, como os usados pelo Wi-Fi, Bluetooth e inúmeras outras tecnologias sem fio.

Além de se tornar o menor receptor de rádio que se pode construir, levando a miniaturização ao extremo, o rádio atômico pode funcionar melhor dos que os receptores atuais em ambientes cheios de ruídos e interferências - os recordistas anteriores, em termos de tamanho, eram um rádio construído dentro de um diamante e um nano-rádio feito com um único nanotubo de carbono.

A equipe usou átomos de césio para receber bits digitais (1s e 0s) no formato de comunicação mais comum usado hoje. Nesse formato, chamado deslocamento de fase, ou modulação de fase, sinais de rádio ou outras ondas eletromagnéticas são deslocadas uma em relação à outra ao longo do tempo. A informação é codificada nesta modulação.

"O ponto central é demonstrar que é possível usar átomos para receber sinais modulados," disse o professor Chris Holloway. "O método funciona em uma ampla gama de frequências. As taxas de transmissão de dados ainda não ficam entre as mais rápidas, mas existem outros benefícios aqui, como a capacidade para funcionar melhor do que os sistemas convencionais em ambientes ruidosos".

Vantagens do rádio atômico

Com desenvolvimentos adicionais - o aparato para fazê-los funcionar ainda é enorme, como se vê na imagem - os receptores de rádio baseados em átomos poderão oferecer muitos benefícios sobre as tecnologias de rádio convencionais. Por exemplo, não há necessidade dos circuitos eletrônicos tradicionais que convertem sinais em diferentes frequências para transmissão porque os átomos fazem esse trabalho automaticamente.

As antenas e receptores também podem ser fisicamente menores, com dimensões na escala dos micrômetros. O componente atômico também pode medir precisamente campos elétricos muito fracos, podendo funcionar como um sensor de alta sensibilidade e baixíssimo consumo de energia.

Em seu protótipo, a equipe escolheu a frequência de transmissão de 19,6 gigahertz porque era conveniente para o experimento, mas também porque ele poderá vir a ser usado em futuros sistemas de comunicação sem fio.

Embora muitos pesquisadores tenham demonstrado anteriormente que os átomos podem receber outros formatos de sinais, esta é a primeira vez que um misturador baseado em átomos lidou com a modulação de fase usada por todas as comunicações sem fio.

Bibliografia:

Artigo: Detecting and Receiving Phase Modulated Signals with a Rydberg Atom-Based Receiver
Autores: Christopher L. Holloway, Matthew T. Simons, Joshua A. Gordon, David Novotny
Revista: IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters
Vol.: 18 , Issue: 9, Page(s): 1853 - 1857
DOI: 10.1109/LAWP.2019.2931450






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