Las antenas a menudo necesitan trazar círculos en el cielo. Por ejemplo, las matrices de radar sobre las torres de control de tráfico aéreo giran para barrer las señales en todas las direcciones.
Pero hacer girar objetos grandes sin parar requiere mucho tiempo y energía mecánica. Por lo tanto, escanear desde una posición estacionaria podría acelerar la detección y las comunicaciones de largo alcance.
Ahora, con el apoyo de una subvención de $ 1.1 millones de la Oficina de Investigación Naval de EE. UU., Los ingenieros eléctricos de la Universidad de Wisconsin-Madison están elaborando una nueva estrategia para crear antenas que hacen girar sus haces en círculos mientras los dispositivos permanecen quietos.
"Nuestro enfoque no depende de materiales exóticos que infrinjan las leyes de la física", dice Nader Behdad, investigador principal del proyecto y profesor de ingeniería eléctrica e informática de UW-Madison. "Hemos encontrado una manera práctica de lograrhaz de dirección que el campo de antenas ha pasado por alto en gran medida durante muchos años ".
Los ingenieros han buscado durante mucho tiempo formas de reorientar rápidamente los haces de radar, pero el progreso históricamente ha sido lento, y la tecnología existente sigue siendo demasiado costosa para un uso generalizado. Aún así, los investigadores perseveran porque escanear el cielo puede marcar la diferencia entre la vida y la muerte.
"En situaciones de defensa, necesita detectar objetos entrantes o ver a dónde va muy rápido", dice John Booske, otro profesor de ingeniería eléctrica e informática de UW-Madison y co-investigador principal de Behdad. "La capacidad de un equipo mecánicomover un plato parabólico grande y pesado de un lado a otro limita la rapidez con la que puede responder a posibles amenazas "
Una alternativa al movimiento mecánico es el uso de planos planos formados por transmisores en miniatura que emiten fracciones de una señal general; cada fracción varía de modo que se suma a un solo haz lineal. Estas antenas, llamadas matrices de fase variada,también puede modular la dirección de ese haz general alterando las propiedades electrónicas de cada fuente de señal individual.
Sin embargo, empacar múltiples antenas de pequeña escala en una superficie se suma a dispositivos costosos y colosales en general, lo que limita su utilidad.
En lugar de construir una matriz en fases a partir de numerosas antenas individuales, el equipo planea crear superficies reflectantes especiales que logren el mismo efecto, pero solo confíen en una sola fuente de señal.
"Hasta esta idea prácticamente no había forma de cumplir con la especificación casi imposible de la solución ideal", dice Booske.
Al igual que la forma en que el reflector curvo en el faro de un automóvil concentra la luz que emana esféricamente hacia afuera desde una sola bombilla hacia un haz directo, estas matrices planas enfocan las señales de microondas en columnas dirigidas al alterar las propiedades electrónicas de los elementos individuales en sus superficies.Pero a diferencia de los platos espejados, estos dispositivos pueden variar la dirección de los rayos reflejados al ajustar elementos individuales en la superficie.
Sin embargo, lograr ese ajuste no es tarea fácil. Behdad intentó numerosos enfoques complicados para modular cada componente antes de que él y Booske se dieran cuenta de que no necesitaban controlar cada elemento uno por uno. En su lugar, aprovecharon el movimiento mecánico a pequeña escala dentro delantena completa haciendo pequeños ajustes a un componente grande, llamado plano de tierra, que se encuentra debajo de toda la estructura.
"Afortunadamente para nosotros, para dirigir el haz, realmente no necesitamos ajustar individualmente cada elemento", dice Behdad. "Todo lo que necesitamos hacer es crear un gradiente y podemos hacerlo simplemente inclinando elplano de tierra en una esquina un poco abajo y la otra un poco arriba "
Los pequeños movimientos de inclinación dentro de un plano plano general requieren mucho menos tiempo y fuerza mecánica que girar un plato reflector grande. Para probar la viabilidad de este enfoque, el grupo hizo un prototipo de bajo costo, que proporcionó con éxito la prueba del concepto de principios electromagnéticosAhora, el equipo está trabajando para identificar materiales y técnicas apropiadas para mejorar este concepto, haciéndolo adecuado para aplicaciones del mundo real.
Los investigadores presentaron una patente sobre su concepto con ayuda de la Fundación de Investigación de Antiguos Alumnos de Wisconsin. La patente está pendiente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Sam Million-Weaver. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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