Antena de espaço-tempo reconfigurável aumenta segurança e viabiliza 6G

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/12/2022

A antena de nova geração permite que a direção, frequência e amplitude do feixe irradiado sejam alterados por meio do controle por software da codificação de espaço-tempo.
[Imagem: City University of Hong Kong]

Antena reconfigurável

A estrutura e as características das antenas tradicionais - sejam de Wi-Fi, TV, rádio, radar ou qualquer outra aplicação - não podem ser alteradas depois que elas são fabricadas.

Ou não podiam, até agora.

Uma equipe de engenheiros de Hong Kong desenvolveu uma nova antena que permite controlar em tempo de voo a direção, a frequência e a amplitude do feixe de ondas eletromagnéticas irradiado.

Compare, por exemplo, com uma fonte de luz: Uma antena tradicional é como um refletor, fixo no mesmo lugar, sempre emitindo a mesma luz, na mesma intensidade e na mesma direção. A nova antena é como uma lanterna: Você pode mudar a direção do facho de luz para onde quiser apenas movendo as mãos.

Mas não apenas isso: Imagine que você agora também possa estreitar ou ampliar o facho de luz da sua lanterna e ainda alterar a cor da luz emitida, tudo sem precisar desligar a lanterna. A nova antena tem todos esses poderes, e tudo controlado por software.

Integração de detecção e comunicação

Uma antena com essa versatilidade é tudo o que faltava para viabilizar um campo emergente conhecido como "integração de detecção e comunicação" (ou ISAC: Integration of Sensing And Communications), uma mudança de paradigma nas comunicações sem fio, que faz simultaneamente duas coisas - basicamente a transmissão e a recepção - que hoje são feitas separadamente, seja no tempo ou no espaço.

Essa nova tecnologia de antenas versáteis é considerada essencial para viabilizar várias funcionalidades que se prevê estarão embutidas na tecnologia 6G.

A energia do feixe irradiado pela antena pode ser direcionada para um ponto focal com comprimentos focais fixos ou variáveis, que podem ser usados para geração de imagens em tempo real e tratados como um tipo de radar para escanear o ambiente e ainda capturar os dados de retorno.

"Esta invenção desempenha um papel importante na ISAC para comunicações sem fio 6G," explicou o professor Chan Chi-hou, da Universidade Cidade de Hong Kong. "Por exemplo, o feixe irradiado pode escanear uma pessoa e criar uma imagem da pessoa, permitindo que os usuários de telefones celulares conversem entre si com imagens de hologramas 3D. Ela também funciona melhor contra a espionagem do que a arquitetura das [antenas] transmissoras convencionais."

O feixe da antena de metassuperfície pode ser usado para fazer imagens em tempo real, como um tipo de radar para escanear o ambiente, e ainda receber os dados de retorno.
[Imagem: City University of Hong Kong]

Antena de metassuperfície

Esta antena de nova geração incorpora em um único artefato um conceito conhecido como "codificação de espaço-tempo", um método empregado para melhorar a confiabilidade da transmissão de dados sem fios transmitindo múltiplas cópias do mesmo dado.

O detalhe é que, hoje, isso é feito usando várias antenas de transmissão e outra para recepção. Agora, o mesmo poderá ser feito com uma única antena controlada por software.

A alma da nova antena é uma metassuperfície, a versão plana de um metamaterial, neste caso uma folha muito fina formada por vários sub-antenas minúsculas - esses módulos básicos são conhecidos como meta-átomos porque definem as características do material artificial.

As características da metassuperfícies podem ser alteradas alternando o estado dos meta-átomos entre radiantes e não-radiantes, como ligar e desligar interruptores, só que tudo via software. Isso permite que a antena realize manipulações de onda complicadas nos domínios do espaço e da frequência, criando o padrão de radiação desejado e um feixe altamente direcionado.

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