Antenă din plasmă generată cu laser, capabilă să transmită unde radio
Cercetătorii au demonstrat o tehnică prin care un fascicul laser produce o antenă din plasmă, folosită pentru transmiterea undelor radio. Rezultatele au fost publicate în IEEE Journal of Microwaves, într-un articol intitulat „Laser-Induced-Plasma-Filament Antenna Transmitting 30 MHz VHF”.
Antena din plasmă are aspectul unei săbii laser și este reglabilă, ceea ce înseamnă că ar putea transmite pe o gamă largă de frecvențe, a explicat Prya Darshni, autoarea corespondentă a lucrării și doctorandă la Universitatea de Stat din Carolina de Nord. Deși capacitatea de a recepționa semnale radio nu a fost demonstrată, nu există motive să se creadă că antena nu ar funcționa și ca receptor, a adăugat ea.
Paul Franzon, coautor al lucrării și profesor distins de inginerie electrică și calculatoare la aceeași universitate, a descris conceptul drept unul nou, care permite obținerea unei antene personalizate fără mecanisme complexe de implementare.
Lungimea antenei, controlată prin laser
Lungimea unei antene este importantă deoarece determină frecvențele la care undele radio pot fi transmise și recepționate. Modificarea lungimii antenelor pentru a acoperi o gamă dorită de frecvențe poate fi dificilă în anumite aplicații, cum ar fi tehnologiile de explorare spațială.
Prin direcționarea unui fascicul laser cu o putere și un diametru specifice, cercetătorii pot ioniza un fir subțire de aer, creând un flux definit de plasmă numit filament de plasmă. Potrivit echipei, obiectivul a fost să se stabilească dacă se pot crea antene din plasmă cu ajutorul laserelor, pentru a genera antene de orice lungime ar fi necesară, iar acest lucru a fost demonstrat.
O conexiune fără contact pentru semnalele radio
Pentru ca antena din plasmă să devină un instrument practic, cercetătorii au trebuit să dezvolte și o modalitate de a conecta antena la tehnologia radio pentru transmiterea semnalului. Au creat și demonstrat astfel un alimentator de antenă fără contact, format dintr-un inel metalic ce funcționează ca un condensator.
Laserul trece prin inel, creând un filament de plasmă înconjurat de condensator. Prin generarea unui câmp electromagnetic cu ajutorul condensatorului, cercetătorii pot interacționa cu fasciculul de plasmă fără a-l atinge. În ansamblu, un generator de radiofrecvență alimentează un semnal în condensator, generând câmpul electromagnetic corespunzător, care determină antena din filament de plasmă să transmită unde radio la frecvența potrivită.
Direcționarea semnalelor și scanarea frecvențelor
Prin controlul parametrilor laserului se pot controla caracteristicile filamentului de plasmă, inclusiv lungimea acestuia, a explicat Darshni. Acest lucru este valoros pentru aplicațiile care necesită o antenă capabilă să acopere toate frecvențele.
Există și aplicații în care este important să se controleze unghiul antenei, pentru a direcționa scanările radar sau pentru a îmbunătăți puterea unui semnal care urmează să fie recepționat. Tehnica demonstrată ar permite utilizatorilor să controleze unghiul antenei din filament de plasmă prin direcționarea fasciculului, prin simpla schimbare a direcției laserului.
Aplicații potențiale pe orbita joasă a Pământului
Pe termen lung, tehnologia este promițătoare pentru o serie de aplicații. Sateliții și tehnologiile de explorare spațială reprezintă un domeniu de interes potențial, deoarece atât masa utilă, cât și capacitatea de a scana o gamă largă de frecvențe sunt considerente importante.
Pe orbita joasă a Pământului există suficient aer pentru a forma plasmă, a explicat Franzon. Darshni a precizat că acesta este un prim pas, dar unul important, fiind prima dată când se demonstrează că antenele din filament de plasmă pot funcționa. Odată ce posibilitatea a fost demonstrată, echipa poate începe să îmbunătățească performanța.
La lucrare a contribuit și Arthur Dogariu de la Universitatea Texas A&M și Universitatea Princeton, care a ajutat la realizarea măsurătorilor.
