Projeto, Fabricação e Ensaio de Antenas e Metasuperfícies Fotônicas para Iluminação Pública Inteligente

• Processo: 24/17026-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Pesquisador responsável: Hugo Enrique Hernández Figueroa
• Beneficiário: Freddy Orlando Jara Poma
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/11380-5 - CPTEn - Centro Paulista de Estudos da Transição Energética, AP.CCD
• Assunto(s): LED Wireless Fotônica integrada
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Arrays | communication | Led | LiFi | Optical | Wireless | Fotônica Integrada

Resumo

Concessionárias de sistemas de iluminação pública têm adotado estratégias e ações para substituição de lâmpadas convencionais por lâmpadas LED (Light Emitting Diode) objetivando eficiência e economia. Porém, o potencial dessa tecnologia vai bem além da simples aplicação em iluminação, proporcionando um sistema de comunicação que ainda se encontra em fase de desenvolvimento e que pode ser explorado como um sistema de múltiplo acesso complementar ao WiFi existente. Assim, com emprego de enlaces VLC (Visible Light Communication) um tipo de rede de comunicação inovador pode ser construído, dando suporte à mobilidade de usuários e múltiplo acesso, sendo formado por pequenas células (atocélulas), entre as quais uma técnica de handover deve ser implementada. Esse tipo de rede recebeu o nome de LiFi (Light Fidelity), uma vez que se baseia na comunicação com luz visível para sua operação. De forma mais ampla, em um ambiente externo, nos quais pontos de iluminação pública podem ser entendidos como pontos de acesso, esse tipo de rede pode ser empregado com enorme vantagem para aplicações em Municípios Inteligentes, em que se requer um elevado nível de comunicação e interação entre seus elementos e interfaces adequadas para sistemas de comunicação sem fio de 5a e 6a geração, ora em implementação e estudo, respectivamente. Entre os vários desafios presentes, a utilização de arranjos de LEDs em configuração não-convencional pode oferecer soluções inovadoras para os sistemas em que se combinam iluminação e comunicação. Os arranjos cartesianos ou periódicos requerem que a separação entre os elementos emissores seja menor que 1 comprimento de onda, para evitar o surgimento dos chamados lóbulos de Bragg ou Gratting Lobes, os quais são indesejáveis num sistema de comunicações sem fio. Como os LEDs possuem dimensões superiores a 1 comprimento de onda, estes não podem ser distribuídos na forma de arranjos periódicos, daí a necessidade de se usar arranjos aperiódicos que eliminem completamente os lóbulos de Bragg, nesse sentido, configurações de arranjos baseadas nas espirais de Vogel (a espiral de Fermat, é um caso particular), constituem soluções com grande potencial de aplicação. Portanto, propomos aqui desenvolver um arranjo de IR (Infrared) LEDs em forma de espiral de Vogel, operando em 850 nm ou 940 nm visando desenvolver um sistema OWC (Optical Wireless Communication) eficiente que poderá operar não somente no modo transmissor (down-link), mas também no receptor (up-link). Uma vez demonstrado o sistema proposto, o mesmo poderá ser integrado posteriormente numa mesma placa com um conjunto de lâmpadas LEDs operado no visível, visando a implementação de um sistema híbrido OWC e de iluminação.