Antena portátil multifunção restaura comunicações após desastres

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/01/2024

A antena helicoidal reconfigura passivamente suas características de radiação em termos de padrão e polarização - basta puxá-la ou apertá-la com as mãos.
[Imagem: Reconfigurable & Active Structures Lab/Stanford]

Antena de esticar

Quando um terremoto, inundação ou outro desastre atinge uma região, as infraestruturas de comunicações, como torres de telefonia celular e de rádio, são frequentemente danificadas ou destruídas. Restabelecer as comunicações de emergência o mais rapidamente possível é vital para coordenar os esforços de resgate e socorro, mas não é fácil e nem rápido erguer torres novas.

Pensando nessas situações, Rosette Bichara e seus colegas da Universidade de Stanford, nos EUA, criaram uma antena portátil e automontável que pode ser rapidamente implantada em áreas de desastres ou usada para estabelecer comunicações em regiões subdesenvolvidas.

"As soluções de última geração normalmente empregadas nessas áreas são pratos metálicos pesados. Eles não são fáceis de movimentar, exigem muita energia para operar e não são particularmente econômicos," comentou a professora Maria Sakovsky. "Nossa antena é leve, de baixo consumo de energia e pode alternar entre dois estados operacionais. Ela é capaz de fazer mais com o mínimo possível nessas áreas onde faltam comunicações."

Além de fácil de instalar e pronta para funcionar, a antena pode facilmente alternar entre duas configurações, para se comunicar com satélites ou dispositivos no solo sem usar energia adicional.

A antena foi fabricada usando a abordagem tipicamente usada para projetar dispositivos para serem implantados no espaço. Devido às limitações de combustível e de espaço, a tecnologia enviada para órbita deve ser muito leve e embalada tão pequena quanto possível. Assim que os itens estão em órbita, eles se desdobram no formato adequado para uso. Os pesquisadores queriam que sua antena fosse igualmente dobrável e leve.

Com um pacote de apenas 1kg é possível restabelecer comunicações via satélite.
[Imagem: Rosette Maria Bichara et al. - 10.1038/s41467-023-44189-9]

Transmite ou recebe dados

Feita de compósitos de fibra, um material frequentemente usado em satélites, a antena lembra um brinquedo infantil de armadilha para os dedos, com múltiplas tiras de material cruzando-se em espirais. Assim como qualquer antena do tipo helicoidal, o material condutor que passa pela antena transmite sinais; mas, graças à estrutura única da nova antena, torna-se possível ajustar o padrão e a potência desses sinais, puxando-a para formatos mais longos, ou apertando-a para formatos mais curtos.

Na sua forma mais compacta, a antena é um anel oco com pouco mais de 2,5 centímetros de altura e cerca de 12 centímetros de largura - não muito maior que uma pulseira - e pesa 40 gramas. Neste formato, ela é capaz de alcançar satélites com um sinal de alta potência enviado direcionalmente. Quando esticada até cerca de trinta centímetros de altura, a antena envia um sinal de menor potência em todas as direções, mais como um roteador Wi-Fi.

Para alternar entre esses dois estados basta puxar ou espremer a antena longitudinalmente usando as mãos. Esses movimentos nem precisam ser particularmente precisos porque, uma vez que a antena passa de um determinado ponto, a estrutura se ajusta à posição correta. O tamanho e formato específicos do projeto da antena determinarão em quais frequências esses dois estados se comunicam.

"A frequência em que você deseja operar determinará o tamanho que a antena precisa ter, mas conseguimos mostrar que, independentemente da frequência em que você opera, você pode dimensionar esse princípio de design para obter o mesmo desempenho", disse Sakovsky.

Para ser implantada em campo, a antena precisa trabalhar em conjunto com um transceptor, para enviar e receber sinais, um plano de terra, para refletir as ondas de rádio, e outros componentes eletrônicos. Mas o pacote completo ainda é muito leve, pesando apenas cerca de um quilograma. E a funcionalidade dupla exclusiva da antena significa que ela pode substituir diversas antenas mais pesadas em áreas onde a implantação é um desafio.

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