Análise de desempenho em antenas mmWAVE para o 6g: estudo comparativo entre condutores convencionais e grafeno via método dos elementos finitos

A sexta geração (6G) de comunicações móveis tem como objetivo revolucionar a conectividade, habilitando aplicações como Inteligência Artificial (IA) integrada, comunicações holográficas, realidade imersiva estendida (XR) e veículos autônomos. A viabilização dessas aplicações exigirá taxas de transmissão de Terabits (Tbs) por segundo e latência ultrabaixa, o que depende essencialmente da exploração de faixas do espectro de frequência pouco utilizadas, como as ondas milimétricas (mmWave) e Terahertz (THz). Nesse contexto, é essencial ter antenas eficientes a disposição. Portanto, este trabalho analisa uma antena dipolo de meia-onda em 28 GHz, frequência candidata para o 6G, a partir de um estudo comparativo de seu desempenho entre diferentes materiais condutores. Utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) no software COMSOL Multiphysics, foram modeladas antenas com cobre e ouro, ótimos condutores metálicos convencionais, e com outro material emergente de propriedades eletrônicas únicas, o grafeno. O modelo foi validado com base em um trabalho de referência que utilizou o Método dos Momentos (MoM), garantindo a confiabilidade da análise. As simulações mostraram que, mesmo sob o efeito pelicular, os dipolos de cobre e ouro apresentaram alta eficiência, com 93,88% e 93,82%, respectivamente, confirmando sua robustez para aplicações práticas em mmWave. Em contrapartida, o dipolo de grafeno, apesar de ter sido dopado para aprimorar sua condutividade, alcançou eficiência de apenas 70,70%, além de resultar em um severo descasamento de impedância, o que o torna pouco aproveitável para operação nesta faixa. Conclui-se que os condutores metálicos convencionais se mantêm como a solução mais madura para a implementação do 6G em mmWave, e que o potencial disruptivo do grafeno para as comunicações sem fio reside em frequências de THz, onde suas propriedades plasmônicas podem ser exploradas.