Circulador de ondas pode revolucionar telecomunicações

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/11/2014

Um circulador é um equipamento com várias portas, que recebe uma onda de rádio ou micro-onda em uma de suas portas e a transmite no sentido de sua rotação apenas para a próxima porta.
[Imagem: Erik Zumalt/Universidade Texas Austin]

Multiplexação nas antenas

Um componente com potencial para dobrar a largura de banda útil nas comunicações sem fios, seja nos telefones celulares, seja em equipamentos de troca de dados.

Assim é um novo circulador de ondas de rádio, um equipamento pouco conhecido, mas essencial nas radiocomunicações, que acaba de ser criado por Nicholas Estep e seus colegas da Universidade do Texas em Austin, nos Estados Unidos.

Um circulador é um equipamento com várias portas, que recebe uma onda de rádio ou micro-onda em uma de suas portas e a transmite no sentido de sua rotação apenas para a próxima porta.

Esse mecanismo é usado como amplificador, como um isolador para evitar sobrecargas e como um duplexador, permitindo a transmissão e a recepção através da mesma antena, mas não simultaneamente.

Em lugar de um duplexador, o novo circulador de ondas criado por Estep é um multiplexador com funcionalidade total, o que significa que os aparelhos poderão transmitir e receber sinais na mesma frequência ao mesmo tempo, ampliando muito a largura de banda.

Substituindo o magnetismo

Existem vários tipos de circuladores, tipicamente magnéticos, mas eles não são muito usados por causa de suas dimensões e peso muito grande.

O novo circulador de ondas tem apenas 2 centímetros - cerca de 75 vezes menor do que o comprimento de onda com o qual ele opera - graças ao uso de componentes eletrônicos comuns para substituir o comportamento do magnetismo.

O dispositivo trabalha imitando o modo como os materiais magnéticos quebram a simetria na transmissão de ondas entre dois pontos no espaço, uma função crítica que permite que os circuladores magnéticos dirijam seletivamente as ondas de rádio. O novo circulador obtém o mesmo efeito, mas substitui a polarização magnética por uma onda circulando pelos componentes do seu circuito.

Outra característica única é que o novo circulador pode ser sintonizado em tempo real em uma ampla gama de frequências, algo que não é possível com os circuladores convencionais, que são construídos para operar em frequências específicas.

Um circulador de ondas magnético típico (esquerda), e o novo circulador não-magnético, baseado em componentes eletrônicos que podem ser montados em uma placa de circuito impresso ou integrados.
[Imagem: Erik Zumalt/Universidade Texas Austin]

Circuladores para celulares e wi-fi

Mais importante, como o projeto do novo circulador é expansível e construído com a mesma técnica de fabricação dos circuitos integrados, ele pode ser colocado dentro de aparelhos portáteis.

"Nós vislumbramos circuladores micrométricos incorporados em telefones celulares. Quando você considera o tráfego dos celulares durante eventos de alta demanda, como um jogo de futebol ou um show, há enormes implicações abertas pela nossa tecnologia, incluindo menos chamadas que caem e comunicações mais claras," disse Estep.

"Nós também estamos trazendo esse paradigma para outras áreas da ciência e tecnologia," acrescentou o professor Andrea Alu, coordenador do trabalho. "Nossa equipe está trabalhando no uso deste conceito para proteger lasers e para criar circuitos integrados nanofotônicos que roteiem sinais de luz em vez de ondas de rádio em direções preferenciais."

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