Antenes planes en les teulades

2007/05/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingeniaritza
• Materialak
• Telekomunikazioak

(Foto: Universitat Pública de Navarra; LABEIN)

L'antena dissenyada i patentada per Miguel Beruete és una làmina d'alumini de poc més d'un centímetre de gruix, amb cercles concèntrics que es poden col·locar en el sostre o en la paret. L'antena pot rebre ones de ràdio i microones. Aquestes ones constitueixen l'espectre electromagnètic de la televisió, els telèfons mòbils, les xarxes informàtiques locals, el wi-fi, etc.

Menor impacte visual

Aquesta antena, en ser plana, té un menor impacte visual que les antenes que es comercialitzen en l'actualitat. A més, no és molt car, ja que tot l'aparell és metàl·lic i fàcil de fabricar. Quant a les característiques de radiació, competeix amb les antenes convencionals, ja que pot ser més una antena de direcció o un isòtrop, segons es vulgui.

Una antena isòtrop apropsa, per exemple, irradiarà igual en totes les direccions de l'espai. L'antena de direcció irradiarà en una direcció. Les antenes actuals se situen entre tots dos extrems. En el cas de les antenes planes es poden dissenyar antenes planes amb característiques isòtropes o direccionals en funció de l'aplicació que es vulgui utilitzar. Per exemple, per a les comunicacions dels mòbils és convenient disposar d'una antena isòtrop que permeti una bona cobertura i la difusió del senyal d'un mòbil a un altre. En la comunicació per satèl·lit, no obstant això, convé concentrar la potència radiada en un únic punt, sense perdre potència en la resta de direccions. Les antenes parabòliques són un clar exemple d'aquestes últimes.

D'altra banda, l'antena plana pot contribuir a pal·liar d'alguna manera la saturació de l'espectre electromagnètic a causa dels senyals de telefonia, wi-fi (2.400 i 5.000 MHz), GPRS (890-960 MHz i 1.800 MHz), televisió per satèl·lit (7 i 16 GHz), etc. En aquestes aplicacions, la tendència és clara cap a freqüències altes. De fet, les recerques actuals tendeixen a investigar i proposar aplicacions per a altres freqüències encara no utilitzades.

Miguel Beruete, en la seva tesi, ha treballat en bandes de freqüència d'ones mil·limètriques en un rang de freqüències de 30 i 300 GHz aproximadament. És a dir, ha tractat de pal·liar la saturació de l'espectre electromagnètic. Les antenes planes es poden dissenyar en qualsevol freqüència, però l'investigador navarrès ha dissenyat antenes capaces d'emetre i rebre senyals mil·limètrics, ja que aquestes tenen major capacitat de transmissió d'informació.

Precisament, durant l'estudi de les millores en la transmissió de senyals, l'investigador navarrès va realitzar el disseny de les antenes planes. Va observar que la transmissió del senyal a través d'una petita obertura d'una làmina metàl·lica pot millorar-se mitjançant solcs en el metall. Aquest és l'origen de les antenes planes. Aquest fenomen es coneix com a fenomen de transmissió extraordinària, contrastat amb ones òptiques. Les ones òptiques són un conjunt de llum ultraviolada, visible i infraroig pròxim. Doncs bé, Miguel Beruete, en la seva tesi, va estendre aquest fenomen al rang de les microones i les ones mil·limètriques, estenent-lo a tot l'espectre electromagnètic.

Miguel Beruete, enginyer de telecomunicacions.

Universitat Pública de Navarra

Transmissió extraordinària

La transmissió extraordinària (ET, per les seves sigles en anglès) és un fenomen molt especial. Consisteix a transmetre a través de plaques metàl·liques perforades amb obertures molt petites la potència d'una determinada amplada de banda, amb dues particularitats: d'una banda, que les obertures són menors que la longitud d'ona de l'ona d'atac, és a dir, que l'ona passa per obertures menors que ella; i per un altre, que en aquest procés el senyal es reforça.

Fenomen de la transmissió extraordinària en la Universitat Louis Pasteur d'Estrasburg. W. Va ser el primer professor d'Ebbes en 1989, en un experiment amb longituds d'ona òptiques. Va experimentar amb materials perforats i va descobrir que tota la llum que arribava pels forats i que sortia més. Però no va buscar cap explicació a aquest fenomen i no es va publicar en revistes científiques.

El físic teòric Peter Wolff va explicar el fenomen de la transmissió extraordinària gairebé deu anys després. Ara, Miguel Berueta ha aconseguit experimentar una transmissió extraordinària entre ones mil·limètriques i ha pogut preparar unes antenes innovadores.

Metamateriales també

Els metamateriales són estructures artificials que presenten comportaments electromagnètics inexistents en la naturalesa. Avui dia hi ha coses així, però fins fa poc no eren més que un concepte teòric antic. El britànic John Pendry va proposar en 2000 com es podien fabricar aquests materials. Des de llavors, s'han realitzat nombrosos estudis i l'investigador navarrès Miguel Beruete ha reunit en la seva tesi el fenomen de la transmissió extraordinària i els metamateriales.

(Foto: Universitat Pública de Navarra; LABEIN)

L'investigador navarrès proposa en la seva tesi una estructura basada en l'acumulació periòdica de planxes metàl·liques perforades amb una transmissió extraordinària entre ones mil·limètriques. Aquesta acumulació ha comprovat que té propietats similars a les dels metamateriales. A més, ha vist que és un material amb baixes pèrdues.

És possible que les noves estructures s'utilitzin per a fer la lent perfecta, una lent amb millors característiques que les convencionals quant a capacitat de focalització, resolució d'especificacions, etc.