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Novas funções de radar de interferência empregadas por uma equipe de pesquisadores da Chapman University e de outras instituições melhoram a resolução de distância entre objetos usando ondas de radar. Os resultados podem ter ramificações importantes em militares, construção, arqueologia, mineralogia e muitos outros domínios de aplicações de radar.
Este primeiro experimento de prova de princípio abre uma nova área de pesquisa com muitas aplicações possíveis que podem ser disruptivas para a indústria multibilionária de radares. Há muitos novos caminhos a seguir, tanto na teoria quanto na experiência.
A descoberta aborda um problema de nove décadas que exige que cientistas e engenheiros sacrifiquem detalhes e resolução para observar a distância – debaixo d’água, no subsolo e no ar. O limite anterior limitava a distância estimada entre os objetos a um quarto do comprimento de onda das ondas de rádio; esta tecnologia melhora a resolução da distância entre objetos usando ondas de radar.
“Acreditamos que este trabalho abrirá uma série de novas aplicações, bem como melhorará as tecnologias existentes”, diz John Howell, principal autor do artigo publicado hoje na Cartas de revisão física e destacado como um documento de sugestão dos editores (consulte A resolução do radar recebe um impulso). “A possibilidade de desminagem humanitária eficiente ou de detecção médica não invasiva e de alta resolução é muito motivadora”, acrescenta Howell.
Howell e uma equipe de pesquisadores do Institute for Quantum Studies da Chapman University, da Hebrew University of Jerusalem, da University of Rochester, do Perimeter Institute e da University of Waterloo demonstraram uma resolução de alcance mais de 100 vezes melhor do que o limite há muito acreditado. . Esse resultado quebra o compromisso entre resolução e comprimento de onda, permitindo que os operadores usem comprimentos de onda longos e agora tenham alta resolução espacial.
Ao empregar funções com gradientes íngremes e de tempo zero, os pesquisadores mostraram que era possível medir mudanças extremamente pequenas na forma de onda para prever com precisão a distância entre dois objetos enquanto ainda eram robustos a perdas de absorção. Para um arqueólogo, isso cria a capacidade de distinguir entre uma moeda nas profundezas do subsolo e um fragmento de cerâmica.
A ideia inovadora baseia-se na superposição de formas de onda especialmente criadas. Quando uma onda de rádio é refletida em duas superfícies diferentes, as ondas de rádio refletidas se somam para formar uma nova onda de rádio. A equipe de pesquisa usa pulsos projetados especificamente para gerar um novo tipo de pulso sobreposto. A onda composta possui características únicas de subcomprimento de onda que podem ser usadas para prever a distância entre os objetos.
“Na engenharia de rádio, interferência é um palavrão e considerado um efeito deletério. Aqui, invertemos essa atitude e usamos efeitos de interferência de onda para quebrar o limite de longa data no alcance do radar por ordens de magnitude”, diz Andrew Jordan, diretor de Estudos Quânticos da Chapman University. “Na detecção remota por radar, apenas uma pequena quantidade da radiação eletromagnética é devolvida ao detector. As formas de onda personalizadas que projetamos têm a importante propriedade de serem auto-referenciadas, de modo que as propriedades do alvo podem ser distinguidas da perda de sinal.”
Howell acrescenta: “Agora estamos trabalhando para demonstrar que é possível não apenas medir a distância entre dois objetos, mas muitos objetos ou realizar caracterização detalhada de superfícies”.
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