Enquanto o sinal de Wi-Fi utilizado atualmente carrega – no máximo – 54 megabits por segundo (Mbps), ao substituir as antenas comuns pela tecnologia de plasma é possível obter o transporte de até sete gigabits por segundo (Gbps). Com isso, um programa de TV em full HD, por exemplo, poderia ser transmitido quase instantaneamente. Esta é a esperança do Wi-Gig, padrão de evolução do Wi-Fi.
A tecnologia das antenas de plasma já existe, porém ainda falta refinar o funcionamento das antenas. Os exemplares já produzidos utilizam tubos de descarga, como os que você vê abaixo, para a contenção do plasma, mas uma nova opção – conhecida como antena de plasma-silício, ou PSiAN ( “plasma-silicon antenna”) – está em desenvolvimento no Reino Unido.
Fonte da imagem: Wikimedia Commons
Mais barata e compacta do que a antena baseada em gases, a PSiAN também tem aplicações militares, já que pode melhorar o funcionamento de radares e permitir a criação de armamentos não letais de tamanho reduzido. Espera-se que as primeiras antenas comerciais estejam no mercado a partir de 2012.
O 4º estado da materia
Para entender o funcionamento das antenas de plasma – sejam as PSiAN ou as antenas de tubo – é necessário saber o que exatamente é o material utilizado no equipamento. O plasma é um estado não usual da matéria, ou seja, ele só existe em condições especiais.
Fonte da imagem: Wikimedia Commons
Para criar plasma, é necessário aquecer um gás até que os átomos componentes se desmontem, em um processo conhecido como ionização. O gás ionizado, composto de partículas eletricamente carregadas – íons positivos e elétrons negativos – é condutor elétrico graças à presença destas partículas e pode ser manipulado facilmente em campos eletromagnéticos.
Mais uma do silício
Ao contrário das antenas metálicas atuais, a PSiAN é na verdade um conjunto de milhares de diodos – componentes que permitem a passagem de eletricidade em uma única direção – em um chip de silício.
Sempre que carga é distribuída aos diodos, os elementos criam nuvens de elétrons. À medida que a densidade das nuvens aumenta, as aglomerações de elétrons assumem as propriedades de plasma e tornam-se capazes de refletir ondas de rádio de alta frequência.
Uma vez que cada diodo consegue criar sua própria nuvem de elétrons, é possível utilizar essa reflexão para direcionar e até mesmo dar forma às ondas de rádio, permitindo que o arranjo no chip de silício crie raios coesos com as ondas. Essa característica modeladora é a responsável pela utilização das antenas de plasma na tecnologia de transmissão de dados.
Alta frequência...
Ondas capazes de carregar os sete Gbps esperados com o padrão Wi-Gig devem apresentar frequência muito alta, próxima de 60 gigahertz. Para comparação, o Wi-Fi atual utiliza ondas de 2,4 GHz para transportar dados.
Fonte da imagem: PC Perspective
O problema é que ondas nessa frequência são bastante instáveis e se dissipam com facilidade se não forem focalizadas rapidamente. Independente de ser formada por diodos em silício ou gases em tubos de descarga, uma antena de plasma é capaz de focalizar essas ondas em raios de uma maneira que antenas metálicas não conseguem. Com isso, a informação estaria intacta graças à reflexão das ondas no plasma.
...para alta demanda
Como a expectativa é de grande crescimento na utilização de redes sem fio, a quantidade de aparelhos conectados ao mesmo tempo requer maior capacidade de transmissão.
Computadores, tablets e smartphones, televisões e outros eletrodomésticos estarão conectados, exigindo dados para realizar suas tarefas. Acredita-se que o padrão Wi-Fi não é capaz de manter todos esses equipamentos conectados a velocidades aceitáveis, por isso, a pesquisa pela utilização das antenas de plasma para o padrão Wi-Gig.
Prós e contras
A PSiAN tem uma vantagem considerável sobre outras antenas de plasma por ser mais barata para produção em larga escala, já que o tamanho da antena diminui à medida que a frequência da onda aumenta. Isso é resultado da natureza das ondas, que diminuem de comprimento na proporção inversa da frequência.
Com isso, uma antena capaz de trabalhar em 60 GHz usa menos silício do que uma antena para ondas de 10 ou 20 GHz. O tamanho reduzido do dispositivo também favorece sua utilização em equipamentos portáteis – smartphones e tablets –, que devem ser os principais consumidores de dados nos próximos anos.
Fonte da imagem: Wikimedia Commons
Porém, a diminuição do comprimento de onda também tem um efeito indesejado, já que ondas de alta frequência, como as necessárias para o Wi-Gig, também sofrem mais com barreiras físicas. Basicamente, quanto maior a capacidade de transporte de uma onda, mais difícil para essa informação chegar até a antena receptora.
Paredes e outros obstáculos que diminuem a qualidade do sinal de Wi-Fi podem, no caso do Wi-Gig, extinguir completamente a onda antes do dispositivo recebê-la. A solução para este problema exigiria uma quantidade ainda maior de antenas para refletir o sinal, fazendo com que a onda contornasse os obstáculos ao invés de atravessá-los.
Ondas armadas
Fonte da imagem: Wikimedia Commons
Além da esperança de conexões sem fio realmente rápidas, as antenas de plasma também podem encontrar aplicação em campo de batalha.
Armas como o raio de dor – “Pain Ray” – levada ao Afeganistão pelo exército americano e equipamentos como radares também aproveitariam a estabilização de ondas de alta frequência causada pela PSiAN.
Oficialmente chamado de “Active Denial System” (sistema ativo de negação), o raio de dor utiliza o princípio do forno de micro-ondas – aquecendo a água existente nos alimentos através de ondas de alta frequência – para controlar multidões. Devido à natureza das ondas emitidas pelo sistema, antenas parabólicas enormes são necessárias para seu funcionamento.
Com a PSiAN, armas portáteis, semelhantes a rifles por exemplo, poderiam emitir as ondas do raio da dor americano, diminuindo a letalidade dos combates sem comprometer a eficiência das tropas.
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Além da enorme TV de plasma na sua sala, é possível que, em breve, uma antena que utiliza o mesmo tipo de material esteja em cima do telhado. Porém, a tecnologia ainda está em desenvolvimento e um caminho relativamente longo deve ser percorrido até a chegada do padrão Wi-Gig – ou das armas de raios – ao mercado. A nós, resta aguardar o momento em que será possível obter velocidades dignas de fibra ótica em uma conexão sem fio.
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