A medição precisa da permissividade avança os receptores de radiotelescópios e as redes de telecomunicações da próxima geração – Strong The One

A permissividade é um valor que indica como os elétrons dentro de um isolador reagem quando uma tensão é aplicada ao isolador. É um parâmetro importante para compreender o comportamento das ondas de rádio à medida que viajam através de isoladores. No desenvolvimento de equipamentos de telecomunicações, é necessário determinar com precisão a permissividade dos materiais utilizados nas placas de circuito e nas colunas e paredes dos edifícios. Para a radioastronomia, os pesquisadores também precisam conhecer a permissividade dos componentes usados ​​nos receptores de rádio.

Ao conceber um método de cálculo para a propagação de ondas eletromagnéticas, a equipe de pesquisa desenvolveu um algoritmo analítico que deriva a permissividade diretamente, em vez de por aproximação. A equipe, formada por pesquisadores e engenheiros do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) e do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT), usou o novo método para medir o material da lente para um receptor que está sendo desenvolvido para o Atacama Large Millimeter. /submillimeter Array (ALMA) e confirmou que os resultados eram consistentes com outros métodos, demonstrando sua eficácia no desenvolvimento de dispositivos reais.

“Espera-se que o método recém-desenvolvido contribua não apenas para o design de componentes de radiotelescópio, mas também para o desenvolvimento de materiais e dispositivos de alta frequência para a realização de redes de comunicação de próxima geração (além de 5G/6G) usando a onda milimétrica /terahertz”, diz Ryo Sakai, engenheiro do NAOJ e principal autor do trabalho de pesquisa publicado recentemente.

Reduzir o erro devido à aproximação por um fator de 100 acelera o processo de desenvolvimento. Se a permissividade de materiais individuais for medida de forma imprecisa, o produto fabricado real pode não atingir o desempenho desejado. Se a permissividade for conhecida com precisão desde o estágio de projeto, tentativas e erros desnecessários podem ser reduzidos e os custos podem ser cortados.

Convencionalmente, existem vários métodos usados ​​para medir a permissividade. Um método que pode medir com precisão a permissividade é o “método de ressonância”, mas, nesse caso, o material a ser medido deve ser colocado em um dispositivo chamado ressonador, que requer processamento preciso do material, às vezes com menos de várias centenas de micrômetros de espessura. Outra desvantagem é que a permissividade só pode ser medida em várias frequências específicas. Como é necessário medir a permissividade de vários materiais durante o estágio de desenvolvimento de um dispositivo, se for necessário um processamento de alta precisão para cada medição, o processo de desenvolvimento levará muito tempo. Por outro lado, o “método do espaço livre”, que tem menos desses inconvenientes, também é usado, mas, neste caso, uma aproximação foi usada para analisar os resultados da medição e o erro causado por isso dificulta a medição precisa .

“Em comparação com outros métodos de medição, o método de espaço livre tem menos restrições na forma da amostra de medição e é fácil estender a banda de frequência de medição”, diz Sakai. O novo método de análise é usado com o “método de espaço livre”, o que significa que, com o novo método, podemos medir com precisão a permissividade com menos restrições.

O NAOJ e o NCT têm realizado pesquisas e desenvolvimento em conjunto para sistemas de medição de propriedades de materiais de alta precisão em ondas milimétricas e frequências de ondas terahertz. A equipe busca mais inovações tecnológicas, combinando o conhecimento adquirido por meio do desenvolvimento de instrumentos astronômicos com o obtido com o desenvolvimento de tecnologias de comunicação.