Antena de plasma promete energizar telecomunicações

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2020

O conceito inovador de antena é baseado na mesma matemática dos metamateriais.
[Imagem: Paliwoda/Rovey - 10.1063/1.5127172]

Comunicações por micro-ondas

As TVs de plasma perderam espaço no mercado porque consumiam muita energia, mas a tecnologia pode ser usada para otimizar muito as telecomunicações, largamente baseadas em transmissões na faixa das micro-ondas.

Feixes de micro-ondas de alta potência, semelhantes aos lasers, podem transmitir energia em altas velocidades por longas distâncias, não sendo afetadas pelo vento, pela gravidade ou por outras forças.

Para viabilizar isto, Matt Paliwoda e Joshua Rovey, da Universidade de Illinois, nos EUA, idealizaram um metamaterial que usa tubos de descarga de plasma para ajustar, concentrar e direcionar as frequências de micro-ondas.

"Nós focamos em cristais fotônicos de plasma atmosférico - uma estrutura formada por colunas de plasma com cerca de 0,1 a 0,8 milímetro de diâmetro, dispostas em colunas e linhas. Pense nisso como uma pequena floresta de plasma cuidadosamente ordenada. Por fim, estamos tentando encontrar quais botões girar - densidade do plasma, espaçamento das colunas, raio das colunas - para controlar melhor a frequência de micro-ondas que passa pela estrutura," contou Paliwoda.

O arranjo dessa matriz permite determinar como a energia de micro-ondas é refratada ou direcionada para um alvo. Ou seja, ajustando cada "píxel" de plasma, o metamaterial pode se tornar transparente para um determinada frequência, ou refleti-la quase completamente, o que torna a estrutura uma antena inteiramente seletiva e direcional, permitindo enviar transmissões para um local definido ou proibir comunicações em outra faixa de frequência.

A teoria dos modos de funcionamento da antena de plasma (em cima) e os resultados do protótipo (embaixo) - é uma visão de cima, onde cada círculo é um tubo de plasma .
[Imagem: Paliwoda/Rovey - 10.1063/1.5127172]

Antena de plasma

As unidades geradores de plasma, que podem ser controladas individualmente, ocupam o lugar das tradicionais microantenas metálicas que os metamateriais normalmente usam para manipular a luz de diversos comprimentos de ondas e criar de antenas planas e inteligentes a mantos de invisibilidade.

A técnica de geradores de plasma é fundamentalmente a mesma utilizada para aumentar a sustentação dos aviões e para criar motores avançados para propulsão espacial.

A diferença é que aqui a técnica foi usada para manipular ondas eletromagnéticas.

Bibliografia:

Artigo: Multiple parameter space bandgap control of reconfigurable atmospheric plasma photonic crystal
Autores: Matthew C. Paliwoda, Joshua L. Rovey
Revista: Physics of Plasmas
Vol.: 27, 023516
DOI: 10.1063/1.5127172

CP2