Artigo do Prof. Evandro Vilas Boas apresenta protótipo experimental para ondas milimétricas e aponta aplicações em estações radiobase, hotspots e redes móveis avançadas
O Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel teve uma pesquisa sobre antenas para ondas milimétricas publicada na IEEE Transactions on Antennas and Propagation, uma das revistas de maior relevância internacional na área de antenas e propagação. O artigo A Dielectric-Loaded Slotted Cavity-Backed Antenna Array for Millimeter Waves conta com a autoria dos pesquisadores Evandro Vilas Boas, Sofia Vasconcellos, Arismar Cerqueira, e Felipe Figueiredo.
O trabalho integra a pesquisa de doutorado do prof. Evandro Vilas Boas e apresenta o desenvolvimento de um arranjo de antenas para operação em ondas milimétricas, faixa de frequência estratégica para aplicações em redes 5G, 6G e sistemas de comunicação sem fio de alta capacidade. A proposta busca permitir maior controle sobre a forma como o sinal é irradiado, sem comprometer características como frequência e banda de operação.
Segundo o Prof. Evandro, o estudo trabalha com o conceito de meios com epsilon próximo de zero, conhecido pela sigla ENZ. Na prática, esse conceito permite reduzir a dependência entre o desempenho da antena e sua geometria física. Com isso, os pesquisadores conseguem alterar o formato da antena para adaptar o diagrama de irradiação, ou seja, a maneira como o sinal é distribuído no espaço.
“Podemos modelar essa antena geometricamente e alterar o diagrama de radiação sem perder outras características eletromagnéticas, como a frequência e a banda de operação”, explica Evandro. “Isso abre possibilidades para irradiadores adaptados a diferentes aplicações”, completa.
O desenvolvimento avançou da simulação para a etapa experimental, com fabricação e caracterização do protótipo. A antena foi construída para operação em ondas milimétricas e apresentou largura de banda de 1,12 GHz, operando entre 25,62 e 26,74 GHz. Os resultados experimentais apresentaram boa concordância com as simulações, validando a proposta desenvolvida pelos pesquisadores.
Protótipos desenvolvidos durante a etapa experimental da pesquisa.
Uma das contribuições do estudo está na possibilidade de modificar a geometria da antena e obter diferentes padrões de irradiação. Em termos práticos, isso significa que a tecnologia pode ser ajustada para cenários em que o sinal precisa ser mais direcional, como em comunicações ponto a ponto, ou mais setorial, quando há necessidade de atender vários dispositivos em uma mesma região.
As aplicações são voltadas principalmente à infraestrutura de telecomunicações, como hotspots, estações radiobase e sistemas de comunicação em ondas milimétricas. A solução também pode contribuir, no futuro, para cenários de redes móveis públicas e privativas, especialmente em aplicações que demandam maior controle da cobertura e da direção do sinal.
Pesquisa experimental também resulta em pedidos de patente
A pesquisa ainda oportunizou o depósito de três pedidos de patente, demonstrando a capacidade experimental do trabalho e o potencial de evolução tecnológica das soluções desenvolvidas no Inatel. As derivações tratam de caminhos para ampliar a abertura de feixe, reconfigurar a faixa de operação da antena e aumentar a eficiência de radiação.
Entre os avanços mais recentes está a proposta de substituição de elementos dielétricos por uma estrutura metálica. A mudança busca reduzir perdas no processo de irradiação do sinal e pode ampliar as possibilidades de fabricação, inclusive por meio de impressão 3D metálica. A estratégia também pode contribuir para simplificar o processo de produção, uma vez que elimina a necessidade de montagem em partes, característica presente nos primeiros protótipos.
