Novo dispositivo transmite ondas de rádio quase sem usar energia

Pesquisadores das universidades de Washington e Stanford, ambas nos Estados Unidos, desenvolveram um novo método de comunicação de baixo consumo que permite transmitir informações sem fio, simplesmente abrindo e fechando um interruptor que conecta um resistor a uma antena.

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Segundo os engenheiros envolvidos no projeto, essa técnica possibilita a construção de dispositivos que transmitem dados — como pequenos sensores e dispositivos médicos implantados dentro do corpo humano — sem a necessidade do uso baterias ou outras fontes de energia.

“Nosso estudo mostrou que não precisamos de uma fonte de sinal energizada. Em vez disso, o ruído térmico aleatório, presente em todos os materiais eletricamente condutores devido ao movimento dos elétrons, pode substituir o sinal que aciona a antena”, explica o professor de engenharia Joshua Smith, coautor da pesquisa.

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Sem energia elétrica

Além da eletricidade utilizada para ligar o interruptor, nenhuma outra é necessária para transmitir a informação. O interruptor é um transistor — semelhante a um interruptor controlado eletricamente sem partes móveis — que consome uma quantidade insignificante de energia.

Em um transmissor de rádio comum, o interruptor conecta e desconecta uma fonte de sinal elétrico à antena de transmissão. Quando esse sinal está conectado, a antena produz uma onda de rádio equivalente ao valor binário 1. No momento em que o interruptor é desligado, o sinal de rádio é interrompido, indicando o valor 0.

“Isso é possível sem violar a segunda lei da termodinâmica — que explica porque as máquinas de movimento perpétuo não são possíveis — uma vez que o receptor do sistema é alimentado e funciona como uma geladeira. Os elétrons portadores de sinal no lado receptor são efetivamente mantidos frios pelo amplificador, semelhante a como um refrigerador mantém seu interior frio bombeando continuamente o calor para fora”, acrescenta Smith.

Alcance menor

O dispositivo criado pelos pesquisadores é semelhante a um método de comunicação passiva conhecido como backscatter, um transmissor de dados de retroespalhamento muito mais complexo, que necessita de um componente extra para gerar o sinal de rádio.

Esquema de funcionamento do sistema de transmissão sem fio (Imagem: Reprodução/Universidade de Washington)

A diferença é que o novo sistema de transmissão tem uma taxa de transferência de dados inferior e um alcance menor em comparação com dispositivos backscatter ou outros rádios convencionais. No entanto, como o seu consumo energético é muito pequeno, ele pode ser usado em aplicações de longa duração.

“Para dispositivos implantados, uma vantagem do nosso novo método é não haver necessidade de expor o paciente a um forte sinal de rádio externo, que pode causar aquecimento do tecido. Acreditamos que nosso estudo pode permitir novas formas de comunicação nas quais outras fontes de sinais naturais — como ruído térmico de tecido biológico ou outros componentes eletrônicos — podem ser moduladas”, encerra Smith.