Pesquisadores desenvolveram um novo correlacionador fotônico analógico que pode ser usado para localizar um objeto transmitindo um sinal de rádio. Como o novo correlacionador é mais rápido do que outros métodos e funciona com uma ampla gama de sinais de radiofrequência, pode ser útil para localizar telefones celulares, bloqueadores de sinal ou uma variedade de etiquetas de rastreamento.
"A arquitetura fotônica que desenvolvemos não usa partes móveis e permite o processamento de sinal em tempo real", disse Hugues Guillet de Chatellus, da Université Grenoble Alpes-CNRS, na França. "O processamento em tempo real ajuda a garantir que não haja tempo de inatividade, o que é crítico para aplicativos de defesa, por exemplo."

Em Óptica , Guillet de Chatellus e colegas descrevem o novo correlacionador fotônico e demonstram sua capacidade de identificar a localização de um transmissor de radiofrequência. O dispositivo é consideravelmente mais simples do que os correlatores analógicos ou digitais atuais e usa componentes de telecomunicações disponíveis no mercado.

"Muitos dos sinais de rádio de hoje têm grandes larguras de banda porque carregam uma grande quantidade de informações", disse Guillet de Chatellus. "Nossa abordagem fotônica oferece um método simples para correlacionar sinais com larguras de banda de até alguns GHz, uma largura de banda maior do que a disponível em abordagens comerciais baseadas em técnicas puramente digitais".

Usando a luz para calcular a correlação

O novo correlacionador fotônico pode ser usado para calcular o que é conhecido como função de correlação cruzada para dois sinais emitidos de uma fonte e detectados por duas antenas. Isso mede a similaridade dos sinais em função do deslocamento de um sinal em relação ao outro e fornece informações sobre seu atraso relativo, que pode ser usado para calcular a localização da fonte do sinal.

"A arquitetura fotônica que desenvolvemos permite o cálculo em tempo real da função de correlação cruzada de dois sinais de entrada para cerca de 200 valores de atraso relativo simultaneamente", disse Guillet de Chatellus. "Isso é muito maior do que qualquer técnica fotônica foi capaz de realizar até agora."

O correlacionador funciona como um processador fotônico usando componentes de fibra óptica para transformar dois sinais de radiofrequência em sinais ópticos. Uma vez calculada a função de correlação cruzada, uma cadeia de detecção e processamento permite convertê-la em formato digital.

O componente mais crítico do novo sistema é um loop de deslocamento de frequência, que pode gerar e manipular um grande número de réplicas deslocadas no tempo para um sinal de entrada. Este simples componente fotônico permitiu muitas inovações recentes em fotônica de micro-ondas.

"Estamos desenvolvendo loops de mudança de frequência há algum tempo, e um profundo conhecimento de sua arquitetura nos levou a aplicá-los a esta nova aplicação", disse Guillet de Chatellus. "Este trabalho mostra que a fotônica pode oferecer alternativas eficientes para soluções baseadas em eletrônica digital."

Localização de precisão

Depois de testar seu novo dispositivo usando sinais simples de alta potência, os pesquisadores o testaram com sinais mais complexos e depois passaram para sinais que se propagam pelo espaço livre e são recebidos por um par de antenas. Os pesquisadores conseguiram demonstrar a localização de um transmissor de radiofrequência com precisão próxima a 10 picossegundos para um tempo de integração de 100 milissegundos. Isso significa que o sistema pode localizar um emissor com uma precisão de cerca de 3 milímetros.

O novo correlacionador fotônico analógico também pode ser usado em astronomia para correlacionar sinais provenientes de vários telescópios para criar imagens de alta resolução. Nos próximos meses, os pesquisadores planejam trabalhar em um experimento de demonstração no qual os sinais emitidos do sol em cerca de 10 GHz serão coletados por duas antenas remotas e correlacionados usando o novo dispositivo fotônico para criar uma imagem do sol no rádio -Comprimento de onda.

Se esses experimentos forem bem-sucedidos, esse dispositivo poderá iniciar aplicações de infravermelho em instalações de astronomia, como o Interferômetro do Very Large Telescope no Chile, usando interferometria heteródina. A interferometria heteródina tem sido usada para radiointerferometria, mas anteriormente era limitada a larguras de banda de correlação estreitas.

Os pesquisadores também estão realizando experimentos para descobrir se o novo correlacionador fotônico pode ser usado para correlacionar três sinais, o que permitiria a localização 3D de transmissores por triangulação. Eles também planejam trabalhos adicionais para miniaturizar e integrar totalmente o correlacionador. + Explorar mais

Moldando sinais de rádio usando luz