Una antena para reemplazar todas las antenas de tu smartphone

El último día de octubre, la Universidad Aalto en Finlandia publicó un comunicado en el que aseguraba que uno de sus investigadores había creado un nuevo diseño de antena que podría cambiar cómo se hacen los teléfonos celulares.

La noticia es creíble porque viene de su centro de investigación en ingeniería de radios, un punto geográfico fundamental en la historia de la telefonía móvil, y uno de los lugares (junto al Politécnico de Cataluña, donde trabaja Carles Puente) en el que se hizo un trabajo pionero en antenas internas para teléfonos. Hasta hace no tanto, los teléfonos celulares llevaban antenas externas, algo que cambió a principios de este milenio.

Hoy son todas internas, pero (y este es el dato clave) son múltiples: cualquier teléfono tiene antenas para 3G y 4G, otra para Wi-Fi, para Bluetooth, para el GPS, para el NFC y para la radio FM. Lograr estas múltiples antenasen un mismo dispositivo, que puedan funcionar bien, que no interfieran unas con otras y que permitan cierta flexibilidad en el diseño del dispositivo es una tarea muy compleja. Como ejemplo, la antena perimetral del iPhone 4 se beneficia de su ubicación en el borde del equipo, pero sufrió del antennagate; HTC debió incluir dos bandas plásticas entre las placas metálicas del One M8 para lograr que la antena pudiera comunicarse con el exterior, algo que recién logró resolver este año Asus con el Zenfone Deluxe 3.

Pero el nuevo diseño que crearon Ville Viikari y Jari-Matti Hannula en Finlandia permitiría algo diferente en un teléfono: una única antena multipropósito, eliminando la necesidad de que cada chip de conectividad (4G, Wi-Fi, Bluetooth) tenga su propia antena; aquí se trata de una antena con múltiples elementos pequeños, que funcionan juntos y que pueden configurarse en forma digital para operar en cualquier frecuencia. Esto permite diseñar el teléfono con una única antena (controlada en forma digital) y así reducir el espacio que la antena ocupa en el teléfono, liberándolo para otros componentes.

Pero además de hacerla más compacta, esta nueva antena universal es más eficiente en el uso de energía y logra un mayor ancho de banda en la transmisión de datos. Según los creadores de esta antena, en los últimos años la eficiencia de las antenas viene cayendo, porque se incrementa el rango de frecuencias que tienen que sintonizar. Esto impacta en el alcance que tienen las antenas, lo que obliga a las operadoras a aumentar la densidad de radiobases instaladas, para compensar esa pérdida de señal.

"Esto cambia con la antena digital. En un diseño convencional, los elementos de una antena deben estar aislados eléctricamente, pero con nuestro método es a la inversa. Y esto es posible por el desarrollo de la electrónica de los últimos años, que nos permite hacer un control digital de la antena. Pero esto no es una antena controlada sólo por software; requiere también componentes de hardware que brinden soporte a todas las frecuencias. Faltan unos tres años como mínimo para que esté lista para su comercialización", le explicó el profesor Ville Viikari, uno de los autores del estudio, a LA NACION.

También en la universidad de Birmingham tienen un desarrollo con un objetivo similar junto a la firma Smart Antenna Technologies : un solo paquete compacto que que combina LTE, GPS, Wi-Fi y Bluetooth en un solo paquete. Incluso ofrece una antena 4G/Wi-Fi/Bluetooth que, dicen sus creadores, entra en la bisagra de una computadora portátil.

"En una notebook convencional, las antenas de 3G y Wi-Fi tienen que estar separadas para que no interfieran unas con otras", dice Sampson Hu, el investigador de la universidad de Birmingham que creó la compañía detrás de este desarrollo. "Y si la laptop tiene una carcasa metálica, es imposible poner una antena en la parte superior de la pantalla o en el motherboard; la antena debe ir en la bisagra, pero ese es un espacio muy limitado; usualmente se ponen 2 antenas (4G y Wi-Fi) para reducir la posibilidad de interferencia. La estructura de nuestra antena permite agrupar la funcionalidad de cinco antenas en una sola, sin interferencias." Su desarrollo logra mantener la aislación entre los diferentes elementos que sintonizan las frecuencias de 4G, Wi-Fi, GPS y demás, pero usando una única antena, lo que permite un diseño más compacto que los tradicionales.

En ambos casos, la apuesta está ser el vehículo adecuado para el 5G, que requiere dispositivos con antenas que logren una mayor eficiencia y puedan hacer uso de la velocidad de transmisión de datos que promete el 5G para 2020 y más allá.

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