Indo para onde o 5G não pode alcançar, esta nova antena tem um sério potencial

Indo para onde o 5G não pode alcançar, esta nova antena tem um sério potencial

Mesmo com a chegada do 5G, perder o sinal no telefone parece uma dor de cabeça que nunca desaparece. Agora, porém, um novo design de antena pode levar as comunicações sem fio a pontos de rádio anteriormente mortos, como subterrâneos ou subaquáticos, em túneis, ou simplesmente percorrer grandes distâncias, como parques nacionais ou desertos.

A antena de bolso é obra do SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia, com sede em Bay Area, Califórnia. Ele conta com radiação VLF – ou com frequência muito baixa – para fornecer alcance que pode ser medido em milhares de quilômetros, dependendo do ambiente em que está sendo usado.

O rádio VLF não é novo, e suas vantagens de alcance e abrangência de materiais não são desconhecidas. O problema sempre foi principalmente de escala. Antenas eficientes têm um tamanho próximo ao comprimento de onda da frequência que estão tentando usar. O problema é que os comprimentos de onda VLF são de dezenas a centenas de quilômetros.

Isso significa que as antenas VLF existentes – pelo menos aquelas projetadas para maximizar o alcance – são geralmente matrizes que se estendem por centenas de quilômetros. A Marinha dos EUA depende da VLF para se comunicar com os submarinos, por exemplo, com as embarcações subaquáticas atrás de enormes fios de antena atrás deles. Embora existam versões menores, elas ainda pesam centenas de libras. Mesmo assim, eles são “muito menos eficientes”, aponta SLAC.

Essa nova antena rasga as expectativas da VLF. Em vez de ser uma grande variedade, tem apenas dez centímetros de altura. “Nosso dispositivo também é centenas de vezes mais eficiente e pode transmitir dados mais rapidamente do que dispositivos anteriores de tamanho comparável”, explica Mark Kemp, principal pesquisador do projeto no SLAC.

Parece mais um acessório de um filme do que o que você esperaria de uma antena. O núcleo é um cristal piezoelétrico de 10 cm, que gera radiação VLF. Feito de niobato de lítio, ele vibra – encolhendo e expandindo – quando uma tensão oscilante é aplicada. As tensões mecânicas, em seguida, acionam uma corrente elétrica oscilante e é a energia eletromagnética emitida pela radiação VLF.

Devido à forma como a radiação é criada, a antena pode ser significativamente menor que as antenas VLF tradicionais, sem prejudicar indevidamente o desempenho. Enquanto isso, como pode ser alterado durante as operações, o comprimento de onda também pode ser ajustado. Isso permite maior largura de banda.

“Mudamos repetidamente o comprimento de onda durante a operação, o que nos permite transmitir com uma grande largura de banda”, explica Kemp. “Esta é a chave para atingir taxas de transferência de dados de mais de 100 bits por segundo – o suficiente para enviar um texto simples”.

Como você deve ter adivinhado, então, isso não competirá com o 5G pela taxa de transferência e você não assistirá vídeos do YouTube por uma conexão VLF tão cedo. Porém, onde a tecnologia pode ser útil é em situações de emergência nas quais as redes tradicionais ficam aquém. A antena de teste produziu radiação VLF 300 vezes mais eficiente que as antenas compactas anteriores.

Isso poderia abrir caminho para a improvisação de redes de emergência sob a água ou em situações subterrâneas. Grupos de equipes de resgate poderiam contar com uma rede VLF para se comunicar no local de um acidente ou outro evento. Não é tão emocionante quanto uma instalação 5G, mas contribui potencialmente para salvar vidas.

A seguir, a equipe do SLAC pretende explorar como a antena pode ser otimizada. No momento, ele foi projetado para ter um melhor desempenho ao ar livre, mas o VLF tem vantagens em relação à distância em que pode penetrar nas rochas e na água.

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