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» » » Dispositivo de ondas de radio más ligero podría transformar las telecomunicaciones

Referencia: eScienceNews.com, 11 de noviembre 2014

Investigadores de la Escuela de Cockrell de Ingeniería de la Universidad de Texas en Austin, han logrado un hito en las telecomunicaciones móviles e inalámbricas modernas, creando un circulador de onda de radio radicalmente más pequeño y eficiente, que podría utilizarse en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, tal como se informa en la último número de Nature Physics. El nuevo circulador tiene el potencial para duplicar el ancho de banda útil de las comunicaciones inalámbricas al permitir la funcionalidad de un dúplex completo, esto significa que los dispositivos pueden transmitir y recibir señales simultáneamente en la misma banda de frecuencia.

La innovación clave es la creación de un circulador de ondas de radio magnético libre.

Desde el advenimiento de la tecnología inalámbrica hace 60 años, los circuladores magnéticos han sido, en principio, capaces de proporcionar comunicaciones de dos vías sobre el mismo canal de frecuencia, pero, no están ampliamente adoptados debido a su gran tamaño, peso y el coste asociado con el uso de imanes y materiales magnéticos.

Liberado de la dependencia de los efectos magnéticos, el nuevo circulador tiene una impronta mucho más pequeña, a la vez que un uso de materiales más comunes y menos costosos. Esta eficiencia en cuanto a tamaño y costo podría conducir a la integración de los circuladores en teléfonos móviles y otros sistemas microelectrónicos, dando lugar a descargas básicamente más rápidas, menos caídas en las llamadas y comunicaciones significativamente más ligeras.

El equipo de investigadores, dirigido por el profesor Andrea Alu, ha desarrollado un prototipo de circulador de 2 centímetros de tamaño, unas 75 veces más pequeño que la longitud de onda de operación. El circulador puede funcionar a una escala tan pequeña como de unas pocas micras, según los investigadores. El diseño se basa en materiales ampliamente utilizados en los circuitos integrados, como el oro, cobre o silicio, por lo que es más fácil de integrar en las placas de circuitos de los dispositivos de comunicación modernos.

"Estamos cambiando el paradigma con el cual lograr el aislamiento y la transmisión a dos vías por el mismo canal de frecuencia. Hemos construido un circulador que no necesita imanes o materiales magnéticos", dijo Alu.

Este dispositivo trabaja imitando la forma de los materiales magnéticos, rompen la simetría de la transmisión de ondas entre dos puntos en el espacio, una función crítica que permite a los circuladores magnéticos seleccionar la ruta de las ondas de radio. El nuevo circulador logra el mismo efecto, pero sustituye la polarización magnética con una itinerante rotación de la onda alrededor del dispositivo.

Otra característica única es que el nuevo circulador se puede ajustar en tiempo real a través de una amplia gama de frecuencias, una gran ventaja sobre los circuladores convencionales.

"Con esta tecnología, podemos incorporar de componentes sintonizables no recíprocos en plataformas móviles", explicó Nicholas Estep, el investigador principal, y estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación. "Al hacer esto, estamos preparando el camino para la comunicación bidireccional simultánea en la misma banda de frecuencia, lo que puede liberar partes del ancho de banda para un uso más eficaz."

Para las empresas de telecomunicaciones, que pagan por licencias de uso de las frecuencias asignadas por la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos, el uso más eficiente del ancho de banda disponible limitado significa importantes ventajas en cuanto a costes se refiere.

Además, debido a que el diseño del circulador es escalable y con capacidad de integración de circuitos, potencialmente puede ser implementado en los dispositivos inalámbricos.

"Nuestra visión es la de circuladores de tamaño micrométrico incrustados en la tecnología móvil. Cuando se tiene en cuenta el tráfico de llamadas durante eventos de alta demanda, como un partido de fútbol o un concierto, hay enormes implicaciones abiertas por nuestra tecnología, incluyendo un menor número de llamadas caídas y unas comunicaciones más claras", dijo Estep .

El circulador también podría beneficiar a otras industrias que utilizan actualmente los circuladores con base magnética. Por ejemplo, los circuladores prefásicos utilizados en sistemas de radar para aviones, barcos y satélites, que pueden ser extremadamente pesados y grandes, de manera que se minimiza el tamaño de estos sistemas proporcionando ahorros significativos.

"También estamos llevando este paradigma a otras áreas de la ciencia y la tecnología", añadió Alu. "Nuestro equipo de investigación está trabajando en el uso de este concepto para proteger los láseres y crear circuitos integrados nano-fotónicos que enruten las señales luminosas, en lugar de las ondas de radio, en las direcciones preferidas."


- Investigación apoyada por la Defense Threat Reduction Agency and the Air Force Office of Scientific Research.
- Artículo original: “Lighter, cheaper radio wave device could transform telecommunications”
- Illustración de Erik Zumalt, Escuela Cockrell de Ingeniería en la Universidad de Texas en Austin
- Fuente: Universidad de Texas en Austin .
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Editor del blog Pedro Donaire

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