Investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han diseñado una antena que es capaz de procesar señales de ondas de radio entrantes y salientes de manera más eficiente y sin la necesidad de componentes eléctricos voluminosos y costosos por separado, comúnmente utilizados en sistemas de antenasEsta nueva tecnología podría conducir a telecomunicaciones significativamente más rápidas, más baratas y más claras en el futuro.
Andrea Alù, profesora asociada en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, junto con los becarios posdoctorales Yakir Hadad y Jason Soric, discuten el diseño y las capacidades de su antena no recíproca en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Su artículo será publicado en línea este mes.
El diseño innovador del equipo de investigación es una antena que puede romper la reciprocidad, o la simetría natural en la radiación que caracteriza a las antenas convencionales. En los libros de texto, se supone que los patrones angulares para la transmisión y recepción de la antena son los mismos, si la antena se abreuna puerta para dejar salir las señales, las señales pueden regresar por esa misma puerta y filtrarse hacia la fuente. Al romper la reciprocidad, la nueva antena de los investigadores de UT Austin puede controlar de forma independiente las señales entrantes y salientes con gran eficiencia.
La principal ventaja de este avance tecnológico es la posibilidad de enviar una señal al tiempo que evita el ruido y los ecos que regresan hacia la antena, lo que permite velocidades de datos más rápidas y conexiones mejoradas, al tiempo que requiere sistemas de antena menos voluminosos. Más allá de las telecomunicaciones, la nueva antenaLa tecnología se puede aplicar a sensores utilizados en aplicaciones tan diversas como el cuidado de la salud y el seguimiento del clima, lo que permite a los sensores captar señales más fuertes para una recopilación de datos más precisa.
La nueva antena de los investigadores demostró una diferencia drástica entre las capacidades de transmisión y recepción, con una eficiencia de recepción desde una determinada dirección que es cientos de veces menor que su eficiencia de transmisión hacia la misma dirección.
Las antenas convencionales están sujetas a reciprocidad, lo que implica que inevitablemente transmiten y reciben señales con la misma eficiencia. Esto significa que si una antena convencional es un muy buen emisor de señales de ondas de radio hacia una determinada dirección, también es muy buenareceptor desde la misma dirección. Como sucede, esta propiedad no siempre es una característica beneficiosa porque las antenas de transmisión son propensas a absorber los reflejos o ecos circundantes que rebotan de los obstáculos cercanos. Este ruido deteriora la calidad de las señales de transmisión.
"Nuestro logro es que rompemos la simetría entre las señales de transmisión y recepción, por lo que podemos evitar que la antena tenga que escuchar reflejos y ecos que afectan la fuente", dijo Alù. "Mostramos que es posiblesuperar de manera eficiente estas limitaciones utilizando antenas de onda viajera moduladas temporalmente ".
En los experimentos del equipo, los investigadores alimentaron la antena con dos señales simultáneamente: la señal de radiofrecuencia que desean transmitir o recibir, y una señal débil de modulación de baja frecuencia que cambia lentamente las propiedades de la antena como radio-la señal de frecuencia viaja a lo largo de ella. Esta modulación rompe la simetría inherente de la antena en transmisión y recepción, superando las restricciones de reciprocidad.
Actualmente en el campo de las telecomunicaciones, los aisladores basados en imanes se usan comúnmente como parte de los sistemas de antena para evitar que las señales recibidas viajen al amplificador de transmisión. Los investigadores creen que su nueva antena puede ser una solución eficiente para reducir significativamente la necesidad de aisladores yreducir el tamaño y el costo de los sistemas de telecomunicaciones.
Los investigadores ahora están investigando cómo este concepto puede extenderse a otras aplicaciones como la óptica. Imaginan que empujando estos conceptos a frecuencias más altas, será posible romper una restricción similar que afecta a los dispositivos de recolección de energía como las células termo-fotovoltaicasLos investigadores creen que su experimento de antena, extendido a la parte infrarroja del espectro, puede proporcionar una ruta hacia plataformas de recolección de energía más eficientes.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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