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Antenas, onde elas estão?

John D. Kraus, físico americano que fez grandes contribuições para o eletromagnetismo e para a teoria de antenas, disse uma vez: “Antennas. The Eyes and Ears of wireless communication system”.

Ele tinha toda a razão e, além de ser os olhos e ouvidos, hoje as antenas se tornaram mais que isso, elas fazem parte de nossas vidas e história. Carros, smartphones, aeronaves, etiquetas de roupas e alimentos e até equipamentos de estética, praticamente todo eletrônico possui hoje uma ou mais antenas. Um smartphone, por exemplo, carrega pelo menos cinco antenas: Wi-Fi, Bluetooth, GPS, 4G/5G, NFC e Carregamento a indução. Já um carro, pelo menos três: Rádio, Bluetooth, Wi-Fi.

                         Antenas em um Smartphone

Antena é um elemento condutor que irradia, ou seja, emite ou recebe energia em forma de onda eletromagnética. No entanto, não é qualquer segmento condutor que se torna uma antena. Na maioria das vezes é extremamente complexo projetá-las, construí-las e entendê-las. Suas variáveis são muitas: Comprimento efetivo, Área efetiva, Diretividade, Ganho, Fator de qualidade, Impedância, Permissividade, Resistência de irradiação, Coeficiente de reflexão, dentre tantas outras.

Uma antena não tem o mesmo comportamento em lugares diferentes. Muitas vezes o que funciona em um local não trabalha da mesma forma em outro. Por isso, existem uma infinidade de topologias de circuitos diferentes para adequá-las à instalação.

A geometria também é importante. Ela pode ser simples, como uma antena Monopolo utilizada nos carros, ou exóticas e complexas como as famosas Parabólicas de grande porte e de uso comercial, planares, guias de onda, slot, entre outras.

Green Bank Telescope – Estados Unidos

Apesar de todos esses conceitos físicos fascinantes, o mais importante é o papel fundamental que as antenas exerceram e exercem no dia a dia da sociedade, pois sem as antenas simplesmente não existiria a comunicação como temos hoje.

É interessante verificar, por exemplo, em uma aeronave comercial, a quantidade de diferentes tipos de antenas existentes para atender aos mais diversos serviços.

Antenas na parte superior de Jato comercial

Antenas na parte inferior de jato comercial

Small Antennas e IOT

Com a chegada da chamada internet das coisas (IoT) ou Internet of Everything (IoE), como já está sendo chamada, teremos um aumento significativo do número de antenas. Imaginem que já são esperados mais de 30 Bilhões de IoTs conectados até 2025 e, seja por Wi-Fi, 5G, Bluetooth ou qualquer outro tipo de comunicação wireless, terão que possuir antenas. Assim, praticamente uma ou mais por dispositivo virão a existir. Muitas antenas!

Para se adequarem a estes elementos (devices) que na maioria das vezes são extremamente pequenos, empregamos as chamadas “Small Antennas”, uma classe de antenas muito interessante devido às suas particularidades de comportamento que as difere da maioria. Esta classe, que voltou a ser estudada com a chegada dos aparelhos móveis e da busca constante por miniaturização, com certeza serão tema de muitas pesquisas e desenvolvimento.

Antenas na Pandemia

Com esse momento ímpar do mundo em pandemia, presenciamos nossos lares invadidos por computadores, celulares e tablets, tudo para que possamos ter maior conectividade e acesso aos nossos trabalhos e tarefas diárias sem a necessidade de estarmos fisicamente em um determinado local. Isso já acontece há muito tempo, mas nesse cenário houve um crescimento exponencial no acesso às redes, praticamente tudo e todos estão interagindo via internet: compras on-line, reuniões, bate-papo, organização de tarefas, pagamento de contas e muito mais.

Agora vamos imaginar se as antenas não existissem. Como seria nossa comunicação neste mundo de Covid-19?

Provavelmente via cabos e com certeza veríamos nossas casas, escritórios e carros sempre com enormes emaranhados de fios por todos os cantos, um verdadeiro caos, além do enorme custo de instalação e da quantidade gigante de lixo eletrônico gerado.

A verdade é que nem nos damos conta, mas nossas antenas ao longo de anos e, por que não dizer séculos, substituem cabos, conectam pessoas, mundos e ideias e nunca foi tão importante ter tudo isso à distância e claro, sem necessidade de um meio físico.

Antenas IBBX

A IBBX é uma startup de hardware com foco em eletromagnetismo aplicado e antenas. Possui sua linha de pesquisa e desenvolvimento na inovação da área de colheita de energia de fontes eletromagnéticas ambientais e/ou dedicadas que permitem o carregamento sem fio de dispositivos de baixo consumo, assim como a transmissão e recepção de dados por técnicas especiais. Estas aplicações trazem muitos benefícios, mas também inúmeros desafios.

Um destes desafios refere-se a encontrar topologias adequadas para as antenas transmissoras e receptoras e atender aos requisitos técnicos desejados. Por isso, a IBBX utiliza conceitos ainda pouco explorados nesta área, com diferentes topologias que são apropriadas para suas necessidades, em conjunto com técnicas de casamento de impedância para obter rendimentos adequados.

A IBBX possui parcerias com Institutos de Pesquisa como o IPT e INPE – LIT, onde realiza os testes de validação para verificação das características eletromagnéticas de seus protótipos e estudos.

Quer saber mais? Acesse:

https://spectrum.ieee.org/telecom/wireless/building-smartphone-antennas-that-play-nice-together

https://ece.osu.edu/professor-emeritus-john-d.-kraus

https://gigantesdomundo.blogspot.com/2013/04/as-10-maiores-antenas-parabolicas-do.html

Luis Fernando Destro é cofundador, criador da tecnologia e CTO da IBBX. É especialista em física e possui vasta experiência na solução de problemas industriais. Atua no gerenciamento de projetos e patentes de alta tecnologia para aplicação na área de telecomunicações e indústria de semicondutores.

Marco Ferraz é mestre em Engenharia de Telecomunicações pela Universidade de Brasília e pelo Instituto Nacional de Telecomunicações (Inatel). Possui mais de 30 anos de experiência como engenheiro de desenvolvimento de produtos, trabalhando nas áreas de RF, Antenas, Microondas e comunicação via satélite. Na IBBX atua como Engenheiro de Sistemas Sênior nas áreas de RF, Antenas (impressas e de alto desempenho), Micro-ondas, Eletromagnetismo e Sistemas IoT.

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