Los investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM), en Alemania, están investigando cómo las señales de alta frecuencia en los sensores de los dispositivos electrónicos pueden ampliar significativamente la funcionalidad de los sensores. Las posibles aplicaciones incluyen un posicionamiento mejorado con sensores microelectromecánicos como los que se utilizan en los teléfonos inteligentes.
La amplificación paramétrica se encuentra en muchos dispositivos electrónicos. Este efecto se utiliza, por ejemplo, para aumentar la sensibilidad de los sensores para mejorar la precisión en las mediciones. Los componentes micro y nanoestructurados de sistemas de navegación, teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles utilizan amplificación paramétrica. Los investigadores de la TUM están trabajando para ampliar los límites de esta tecnología. Un nuevo estudio ha calculado cómo se pueden superar estos límites.
Según los investigadores, hasta ahora, la amplificación paramétrica se limitaba a un rango de frecuencia muy estrecho de las vibraciones eléctricas, ópticas o mecánicas, también conocidas como oscilaciones. La TUM ha utilizado un cálculo de modelo teórico para descubrir qué sucede cuando se amplía este rango de frecuencia. Según sus cálculos, esto podría mejorar considerablemente la sensibilidad de los sensores.
Amplificación paramétrica asíncrona
Los investigadores modelaron micro y nanosistemas dinámicos, es decir, oscilantes. Como punto de partida para sus cálculos, aplicaron los sistemas de Mathieu-Duffing. Este método de cálculo se utiliza en la mayoría de los dispositivos electrónicos. Para calificar como un sistema Mathieu-Duffing, un sistema debe cumplir tres criterios: debe tener dos o más oscilaciones acopladas, deben estar presentes elementos matemáticamente no lineales y debe ocurrir amplificación paramétrica. Un elemento es no lineal en este caso si el desplazamiento de la oscilación no es proporcional a la fuerza motriz aplicada.
El trabajo de los investigadores se centró en una amplificación paramétrica asíncrona. Este efecto es comparable a dos columpios en un patio de recreo que están conectados, pero no empujados al mismo tiempo. En ese caso se aprecia una amplificación de la banda ancha. Como resultado, no se pueden amplificar sólo unas pocas frecuencias, como antes. En cambio, se pueden abordar de manera flexible, lo que permite ampliar significativamente el rango funcional.