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Um novo tipo de ‘deslocador de fase’ de alto desempenho para uso em sistemas avançados de antenas de arranjo de fase foi desenvolvido na Universidade de Birmingham. Pesquisadores liderados pelo Dr. Yi Wang, da Escola de Engenharia de Birmingham, criaram um novo tipo de ‘deslocador de fase’ de alto desempenho usando uma liga de gálio líquido, que varia o ângulo de fase dos sinais de rádio de microondas e ondas milimétricas.
O deslocador de fase é uma tecnologia essencial para antenas avançadas Phased Array (PAA), que são amplamente utilizadas em estações base móveis, satélites e sistemas de radar. Esses sistemas PAA usam vários deslocadores de fase para fornecer os incrementos de fase controlados que direcionam o feixe de radiação (veja a figura). No entanto, os atuais deslocadores de fase normalmente usam semicondutores e sofrem de alta perda de sinal (perdas de inserção) e capacidade de manuseio de energia relativamente ruim.
O Dr. Wang disse: “Um deslocador de fase ideal forneceria uma faixa de ângulo de fase ampla e estável com uma perda mínima de sinal na largura de banda da operação. No entanto, os deslocadores de fase convencionais sofrem perdas de sinal que aumentam à medida que o ângulo de fase aumenta e a fase varia com frequência. Juntos, esses problemas podem causar degradação do sinal e prejudicar o desempenho. Corrigir isso requer circuitos complicados adicionais e consome mais energia, o que aumenta o volume e o custo de operação de toda a antena.”
A equipe de pesquisa decidiu superar esses problemas de longa data, projetando um novo tipo de deslocador de fase que controla a mudança de fase por meio de um material de metal líquido que funciona em canais microfluídicos.
Os resultados dos testes de protótipo são publicados hoje na Transações IEEE sobre teoria e técnicas de micro-ondas e mostre que o novo defasador apresenta baixas perdas de sinal que são quase independentes do ângulo de fase.
Além disso, enquanto a maioria dos deslocadores de fase convencionais fornecem atraso de fase diferente em diferentes frequências (dispersão), o que limita sua largura de banda utilizável e aplicabilidade, o novo deslocador de fase possui uma técnica de ‘compensação de fase’ que fornece desvio de fase extremamente baixo com frequência em uma ampla largura de banda .
A University of Birmingham Enterprise entrou com um pedido de patente cobrindo o dispositivo de guiamento de onda de canal microfluídico, e a equipe de pesquisa, que tem vasta experiência em trabalhar com a indústria, agora está buscando licenciar a nova tecnologia para desenvolvimento e comercialização e está fazendo mais pesquisas para expandir esta proteção.
O Dr. Wang acrescentou: “O novo deslocador de fase não precisa de instalações de sala limpa para fabricação, por isso é barato de fabricar. Os elementos de deslocamento de fase ativados por metal líquido têm uma natureza ‘passiva’, ao contrário dos equivalentes baseados em semicondutores ‘ativos’, que potencialmente oferece alta capacidade de manipulação de energia. Além da aplicação de assinatura em antenas Phased Array, os deslocadores de fase podem encontrar uma ampla gama de usos de comunicações e radares para instrumentos.”
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