Los ingenieros eléctricos de la Universidad de Duke han ideado un método de bajo costo para localizar pasivamente fuentes de ondas de radio como Wi-Fi y señales de comunicación celular.

Su técnica podría conducir a dispositivos económicos que pueden encontrar dispositivos de ondas de radio como teléfonos celulares o emisores de Wi-Fi. o cámaras que capturan imágenes usando las ondas de radio que ya rebotan a nuestro alrededor.

Los resultados aparecen en línea el 12 de mayo en la revista. Optica .

"En este artículo logramos imágenes espectrales de las propias fuentes de ruido de microondas, lo que significa que podemos localizar fuentes de radio y microondas, como antenas, al mismo tiempo que caracterizan sobre qué frecuencias están emitiendo, "dijo Aaron Diebold, asistente de investigación en ingeniería eléctrica e informática en Duke, quien dirigió la investigación. "A frecuencias ópticas, eso sería como obtener una imagen en color de un objeto caliente como un quemador de estufa. Si bien eso es bastante simple ópticamente, se necesitan diferentes técnicas en el régimen de radio y microondas ".

Ya es posible localizar las fuentes de este tipo de ondas, pero las técnicas y el equipo necesarios son complejos. Estos dispositivos utilizan tradicionalmente una serie de muchos pequeños, antenas que consumen mucha energía y hacen que estos dispositivos se vuelvan voluminosos y costosos. Y como las ondas de radio son mucho más grandes que las ondas de luz, Los métodos utilizados en frecuencias ópticas son prohibitivamente complejos y darían lugar a detectores y otras maquinarias extremadamente grandes.

En el nuevo periódico, en su lugar, los investigadores recurren a los metamateriales. Los metamateriales son materiales sintéticos compuestos por muchas características de ingeniería individuales, que juntos producen propiedades que no se encuentran en la naturaleza a través de su estructura en lugar de su química. En este caso, el metamaterial es una colección de cuadrados que contienen alambres incrustados en formas específicas que se pueden sintonizar dinámicamente para interactuar con las ondas de radio que los atraviesan.

Al tener algunos cuadrados que dejan pasar las ondas de radio y otros que los bloquean, los investigadores pueden crear lo que se conoce como apertura codificada.

"Usamos los diferentes patrones para codificar los datos en una sola medición, que aumenta la intensidad de la señal en relación con lo que obtendría con solo una, pequeña antena, "dijo Mohammadreza Imani, un científico investigador en Duke que se incorporará a la Universidad Estatal de Arizona como profesor asistente en ingeniería eléctrica e informática a finales de este año. "También utilizamos los metamateriales para 'estampar' las diferentes frecuencias de los datos, lo que nos permite separarlos ".

Para comprender cómo una apertura codificada aumenta la señal, considere el experimento de la escuela primaria de mirar un eclipse solar usando un agujero perforado en cartón para crear una imagen en la acera. Como sabe cualquiera que haya hecho esto, cuanto más pequeño es el agujero, cuanto más nítido es el detalle del eclipse. Pero un agujero más pequeño también lo hace más oscuro y más difícil de ver.

La solución es hacer muchos pequeños agujeros para crear una serie de eclipses, y luego usar una computadora para reconstruirlos en una sola imagen. De esta manera, obtiene la nitidez del pequeño orificio con el brillo de un gran orificio. La clave está en conocer el patrón de los agujeros, también conocido como apertura codificada, que los investigadores controlan con los metamateriales.

Los metamateriales también modulan varias frecuencias de manera diferente a medida que pasan a través de la apertura codificada, lo que permite a los investigadores deducir las frecuencias de las ondas detectadas.

Los investigadores demostraron la utilidad de este enfoque en el artículo. Primero demostraron que pueden "ver" e identificar la forma de las ondas de radio emitidas por una antena con forma de cara sonriente. Luego demostraron que su sistema puede funcionar en el mundo real localizando fuentes de ondas de radio en tres dimensiones entre sí.

Los investigadores planean continuar perfeccionando sus métodos con la esperanza de eventualmente poder tomar "fotografías" de objetos y escenas sin nada más que las ondas de radio rebotando en ellos.

"Las imágenes pasivas se producen en situaciones en las que no se controla la fuente, como tomar una foto con la luz del sol o bombillas, "dijo David R. Smith, el Profesor Distinguido James B. Duke de Ingeniería Eléctrica e Informática en Duke. "A frecuencias de microondas, hay muchas señales que rebotan constantemente. Estas ondas de RF ambientales podrían proporcionar suficiente iluminación para que un generador de imágenes de metasuperficie reconstruya imágenes utilizando las técnicas descritas en esta investigación ".