Medição precisa de receptores de radiotelescópios avançados de permissividade

Pesquisadoresinventou um novo método para medir a permissividade de isoladores 100 vezes mais precisamente do que antes. Espera-se que esta tecnologia contribua para o desenvolvimento eficiente de receptores de rádio sensíveis para radiotelescópios, bem como para o desenvolvimento de dispositivos para as redes de comunicação da próxima geração, “Beyond 5G/6G”.

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 a compreensão do 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 em placas de circuito e colunas e paredes de edifícios. Para a radioastronomia, os pesquisadores também precisam conhecer a permissividade dos componentes utilizados nos receptores de rádio.

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

“Espera-se que o método recentemente desenvolvido contribua não apenas para o projeto de componentes de radiotelescópios, 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 ondas milimétricas. /terahertz”, diz Ryo Sakai, engenheiro da NAOJ e principal autor do artigo 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 realmente fabricado poderá não atingir o desempenho pretendido. Se a permissividade for conhecida com precisão desde a fase de projeto, tentativas e erros desnecessários podem ser reduzidos e os custos podem ser reduzidos.

Convencionalmente, existem vários métodos utilizados 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 diversas frequências específicas. Como é necessário medir a permissividade de vários materiais durante a fase 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 destas desvantagens, também é utilizado, mas neste caso, uma aproximação foi utilizada para analisar os resultados da medição, e o erro causado por isto torna difícil a medição precisa. .

“Em comparação com outros métodos de medição, o método do espaço livre tem menos restrições quanto ao formato 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 do espaço livre”, o que significa que com o novo método podemos medir com precisão a permissividade com menos restrições.

NAOJ e NICT têm conduzido em conjunto pesquisa e desenvolvimento para sistemas de medição de propriedades de materiais de alta precisão em frequências de ondas milimétricas e ondas terahertz. A equipa pretende ainda mais inovação tecnológica, combinando o conhecimento adquirido através do desenvolvimento de instrumentos astronómicos com o adquirido com o desenvolvimento da tecnologia de comunicação.

- Este comunicado de imprensa foi publicado originalmente no site do Instituto Nacional de Ciências Naturais