Los científicos de Tokyo Tech, Ricoh co. Y el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada han desarrollado un reloj atómico de ultra baja potencia ULPAC para satélites pequeños para permitir futuros sistemas de comunicación más allá de 5G. El dispositivo propuesto supera el actualestándares de la industria en varios puntos de referencia, como el tamaño, la estabilidad y el consumo de energía.
A medida que las tecnologías de telecomunicaciones actuales continúan evolucionando, la velocidad y la gran cantidad de datos requeridos por los usuarios en todo el mundo aumentan en consecuencia. Un método prometedor para satisfacer esta demanda cada vez mayor es desplegar una constelación de satélites de nano o microescala que rodean elplaneta en órbita terrestre baja. Sin embargo, tal enjambre de satélites requiere una sincronización extremadamente precisa a un estándar de tiempo global, para lo cual es necesario un reloj atómico muy preciso a bordo de cada unidad.
Porque los relojes atómicos convencionales son demasiado grandes 155-755 cm 3 y consumen demasiada energía hasta 10 W para ser empleados en satélites pequeños, los investigadores han desarrollado relojes atómicos cuánticos con un tamaño y consumo de energía muy reducidos mediante el uso de un método llamado captura coherente de la población.Basado en este método, los investigadores de Tokyo Tech, junto con Ricoh Co. Ltd. y el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada AIST, han diseñado recientemente un reloj atómico completamente funcional que supera los puntos de referencia actuales de la industria.En términos de consumo de energía, el bucle de fase bloqueada de su dispositivo, que es un componente esencial en los relojes atómicos cuánticos, consume un orden de magnitud menos energía que el de los dispositivos reportados anteriormente.
Además de su bajo consumo de energía, el reloj atómico propuesto eclipsa los dispositivos actualmente reportados en otros dos aspectos críticos: volumen ocupado y desviación de Allan. Debido a que el uso efectivo del espacio disponible a bordo de los satélites nano / microescala es esencial,así es asegurarse de que el diseño final se pueda hacer para adaptarse a un volumen muy pequeño. En cuanto a la desviación de Allan, es una medida de la estabilidad de la frecuencia de un reloj; una desviación de Allan baja implica un reloj muy estable y confiable.El reloj atómico desarrollado por el equipo también se ve bien en estos dos frentes ". El prototipo de nuestro reloj atómico logra una desviación de Allan a largo plazo de 2.2x10 -12 en τ = 10 5 segundo el estándar de la industria es 3.0x10 -10 a τ = 1 segundo mientras ocupa un volumen de solo 15,4 cm 3 un poco más pequeño que el reloj atómico más pequeño disponible actualmente ", explica el profesor asociado Kenichi Okada de Tokyo Tech.
Según el equipo de investigación, hay margen de mejora. "El consumo de energía total es de 59,9 mW, que se debe principalmente a la unidad de microcontrolador en este prototipo y puede reducirse aún más mediante el uso de circuitos lógicos personalizados", explica Okada. Ricohy AIST trabajó para mejorar la desviación de Allan del dispositivo, mientras que los investigadores de Tokyo Tech se centraron en reducir su consumo de energía. El resultado final de esta colaboración es un prototipo de un reloj atómico muy prometedor que impulsa aún más los puntos de referencia actuales para que los futuros sistemas de telecomunicaciones, como los que están más allá de 5G, pueden convertirse en realidad.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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