Instituto de Pesquisa FBH da Alemanha desenvolve antena de corneta corrugada de 110–170 GHz

De acordo com pt.wedoany.com-O Instituto Ferdinand Braun (Ferdinand Braun Institut, FBH), em Berlim, Alemanha, concluiu o projeto, a fabricação e a avaliação experimental de uma antena de corneta corrugada empilhada para a banda D (110–170 GHz). A antena tem frequência central nominal de 150 GHz, ganho medido de 18,5 dBi, coeficiente de reflexão inferior a -20 dB e padrão de radiação estável na faixa de 140–160 GHz.

No contexto da evolução dos sistemas de comunicação sem fio para as faixas sub-THz e 6G, o projeto de antenas precisa equilibrar ganho, largura de banda, eficiência e capacidade de fabricação. A antena de corneta corrugada é adequada para esses enlaces de alta frequência devido à sua baixa perda de transmissão, padrão de radiação altamente simétrico, baixo nível de polarização cruzada e alta eficiência de abertura e de radiação. Essas características contribuem para melhorar a fidelidade do sinal, suprimir componentes de polarização indesejados e reduzir perdas de transmissão; do ponto de vista das tecnologias verdes de informação e comunicação (TIC), a potência de transmissão necessária para atingir uma determinada margem de enlace é menor, reduzindo assim o consumo geral de energia do sistema.

O objetivo de projeto desta antena multicamadas é alcançar ganho superior a 20 dBi em uma largura de banda operacional superior a 10 GHz.

O componente da antena é montado por empilhamento de chapas finas de liga de alumínio cortadas a laser, com espessuras de 50 µm e 200 µm, alinhadas por pinos de posicionamento e fixadas com parafusos. A transição cônica é usinada a partir de um bloco de alumínio por eletroerosão a fio (wire-EDM), realizando a transição geométrica e eletromagnética do guia de onda retangular WR-6 até a abertura circular da corneta. A estrutura da corneta se expande de uma abertura circular de 1 mm para uma abertura de radiação de 7 mm ao longo de um comprimento de 20 mm.

Os resultados medidos apresentam alta concordância com os dados de simulação, indicando boa previsibilidade do projeto, o que pode reduzir a necessidade de iterações de redesenho, encurtando o ciclo de desenvolvimento e diminuindo o consumo de materiais e a pegada ambiental associada. O coeficiente de reflexão inferior a -20 dB indica que as perdas de potência causadas por descasamento de impedância são desprezíveis, e uma maior proporção da energia transmitida é efetivamente irradiada em vez de dissipada como calor, elevando diretamente a eficiência energética dos sistemas de comunicação de alta frequência.

Na faixa de 140–160 GHz, o padrão de radiação da antena permanece estável, o que favorece a manutenção de um desempenho de enlace consistente. O ganho medido de 18,5 dBi é ligeiramente inferior à meta de projeto de 20 dBi, mas ainda assim fornece diretividade suficiente para enlaces ponto a ponto altamente focados, contribuindo para melhorar a eficiência do uso espectral e reduzir a interferência co-canal, ambos requisitos essenciais para redes de comunicação sem fio energeticamente eficientes e sustentáveis.

Este trabalho foi parcialmente financiado pelo BMFTR da Alemanha no âmbito do quadro "Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD)" (número de referência 16FMD02) e do projeto "GreenICT@FMD" (número de referência 16ME0505).