Os engenheiros elétricos da Duke University desenvolveram um método de baixo custo para localizar passivamente fontes de ondas de rádio, como sinais de comunicação por Wi-Fi e celular.

Sua técnica pode levar a dispositivos baratos que podem encontrar dispositivos de ondas de rádio, como telefones celulares ou emissores de Wi-Fi, ou câmeras que capturam imagens usando as ondas de rádio que já ricocheteiam ao nosso redor.

Os resultados aparecem online no dia 12 de maio na revista Optica .

"Neste artigo, obtivemos imagens espectrais das próprias fontes de ruído de micro-ondas, o que significa que podemos localizar fontes de rádio e microondas, como antenas, ao mesmo tempo em que caracteriza quais frequências estão emitindo, "disse Aaron Diebold, assistente de pesquisa em engenharia elétrica e de computação na Duke, quem liderou a pesquisa. "Em frequências ópticas, seria como obter uma imagem colorida de um objeto quente, como um fogão. Embora seja muito simples opticamente, requer técnicas diferentes no regime de rádio e microondas. "

Já é possível localizar as fontes desses tipos de ondas, mas as técnicas e equipamentos necessários são complexos. Esses dispositivos tradicionalmente usam uma variedade de muitos pequenos, antenas com grande consumo de energia que fazem com que esses dispositivos se tornem volumosos e caros. E porque as ondas de rádio são muito maiores do que as ondas de luz, os métodos usados ​​em frequências ópticas são proibitivamente complexos e resultariam em detectores e outras máquinas extremamente grandes.

No novo jornal, os pesquisadores se voltam para os metamateriais. Metamateriais são materiais sintéticos compostos de muitos recursos de engenharia individuais, que juntos produzem propriedades não encontradas na natureza por meio de sua estrutura, e não de sua química. Nesse caso, o metamaterial é uma coleção de quadrados contendo fios embutidos em formas específicas que podem ser ajustados dinamicamente para interagir com as ondas de rádio que passam por eles.

Por ter alguns quadrados permitindo a passagem de ondas de rádio e outros que os bloqueiam, os pesquisadores podem criar o que é conhecido como abertura codificada.

"Usamos os diferentes padrões para codificar dados em uma única medição, que aumenta a intensidade do sinal em relação ao que você obteria com apenas um, pequena antena, "disse Mohammadreza Imani, um cientista pesquisador da Duke que ingressará na Universidade do Estado do Arizona como professor assistente em engenharia elétrica e de computação ainda este ano. "Também usamos os metamateriais para 'carimbar' as diferentes frequências dos dados, o que nos permite separá-los. "

Para entender como uma abertura codificada aumenta o sinal, Considere o experimento escolar de observar um eclipse solar usando um orifício feito em papelão para criar uma imagem na calçada. Como qualquer pessoa que já fez isso sabe, quanto menor o buraco, mais nítidos serão os detalhes do eclipse. Mas um orifício menor também o torna mais escuro e mais difícil de ver.

A solução é fazer muitos orifícios minúsculos para criar uma série de eclipses, e então usar um computador para reconstruí-los em uma única imagem. Dessa forma, você obtém a nitidez do pequeno orifício com o brilho de um grande orifício. A chave está em conhecer o padrão dos orifícios - também conhecido como abertura codificada - que os pesquisadores controlam com os metamateriais.

Os metamateriais também modulam várias frequências de forma diferente à medida que passam pela abertura codificada, o que permite aos pesquisadores deduzir as frequências das ondas detectadas.

Os pesquisadores demonstraram a utilidade dessa abordagem no artigo. Eles primeiro mostraram que podem "ver" e identificar a forma das ondas de rádio emitidas por uma antena em forma de rosto sorridente. Eles então mostraram que seu sistema pode funcionar no mundo real, localizando fontes de ondas de rádio em três dimensões em relação umas às outras.

Os pesquisadores planejam continuar a refinar seus métodos na esperança de eventualmente serem capazes de tirar "fotos" de objetos e cenas com nada mais do que ondas de rádio ricocheteando neles.

"A imagem passiva ocorre em situações em que você não controla a fonte, como tirar uma foto usando a luz do sol ou lâmpadas, "disse David R. Smith, o professor ilustre James B. Duke de Engenharia Elétrica e de Computação na Duke. "Nas frequências de microondas, há muitos sinais refletindo constantemente. Essas ondas de RF ambientais podem fornecer iluminação suficiente para um gerador de imagens de metassuperfície reconstruir imagens usando as técnicas descritas nesta pesquisa. "