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La tecnologia “beam-steering” porta le comunicazioni mobili oltre il 5G

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La tecnologia dell’antenna di guida del fascio è stata sviluppata per aumentare l’efficienza dell’antenna della stazione base fissa a 5G (mmWave) e 6G e può anche essere adattata per comunicazioni da veicolo a veicolo, da veicolo a infrastruttura, radar veicolare e satellitare . Credito: Università di Birmingham

Gli scienziati di Birmingham hanno rivelato una nuova antenna per il governo del raggio che aumenta l’efficienza della trasmissione dei dati “oltre il 5G” e apre una gamma di frequenze per le comunicazioni mobili inaccessibili alle tecnologie attualmente utilizzate.

I risultati sperimentali, presentati oggi per la prima volta al 3° meeting radio scientifico dell’Atlantico/Asia-Pacifico dell’Unione Internazionale di Radio Science, mostrano che il dispositivo è in grado di fornire una guida continua del raggio “grandangolare”, consentendogli di tracciare un utente di telefoni cellulari in movimento in nello stesso modo in cui una parabola satellitare gira per seguire un oggetto in movimento, ma con velocità notevolmente migliorate.

Ideata dai ricercatori della School of Engineering dell’Università di Birmingham, la tecnologia ha dimostrato notevoli miglioramenti nell’efficienza di trasmissione dei dati a frequenze che vanno attraverso lo spettro delle onde millimetriche, in particolare quelle identificate per 5G (mmWave) e 6G, dove l’elevata efficienza è attualmente ottenibile solo utilizzando soluzioni di antenne lente e guidate meccanicamente.

Per le applicazioni 5G mmWave, i prototipi dell’antenna per la guida del fascio a 26 GHz hanno mostrato un’efficienza di trasmissione dati senza precedenti.

Il dispositivo è completamente compatibile con le specifiche 5G esistenti attualmente utilizzate dalle reti di comunicazione mobile. Inoltre, la nuova tecnologia non richiede le reti di alimentazione complesse e inefficienti richieste per i sistemi di antenne comunemente utilizzati, ma utilizza invece un sistema a bassa complessità che migliora le prestazioni ed è semplice da fabbricare.

L’antenna per il governo del raggio è stata sviluppata dal Dr. James Churm, dal Dr. Muhammad Rabbani e dal Professor Alexandros Feresidis, capo del Metamaterials Engineering Laboratory, come soluzione per l’antenna fissa della stazione base, per la quale la tecnologia attuale mostra un’efficienza ridotta alle frequenze più elevate , limitando l’uso di queste frequenze per la trasmissione a lunga distanza.

Grande quanto un iPhone, la tecnologia utilizza un metamateriale*, costituito da una lamina di metallo con una serie di fori regolarmente distanziati di micrometri di diametro. Un attuatore controlla l’altezza di una cavità all’interno del metamateriale, i movimenti del micrometro di erogazione e, in base alla sua posizione, l’antenna controllerà la deflessione del gruppo di un’onda radio, “concentrando” efficacemente il raggio in un segnale altamente direttivo e quindi ‘reindirizzare questa energia come desiderato’, aumentando anche l’efficienza della trasmissione.

Il team sta ora sviluppando e testando prototipi a frequenze più elevate e in applicazioni che vanno oltre le comunicazioni mobili 5G.

Il Dr. Churm ha commentato: “Sebbene abbiamo sviluppato la tecnologia per l’uso in 5G, i nostri modelli attuali mostrano che la nostra tecnologia di sterzatura del raggio può essere in grado di raggiungere un’efficienza del 94% a 300 GHz. La tecnologia può anche essere adattata per l’uso da veicolo a veicolo , veicolo-infrastruttura, radar veicolare e comunicazioni satellitari, il che lo rende adatto per l’uso di prossima generazione in applicazioni automobilistiche, radar, spaziali e di difesa”.

L’Università di Birmingham Enterprise ha depositato una domanda di brevetto per questa tecnologia di antenne beam-steering di nuova generazione e sta cercando partner industriali per la collaborazione, lo sviluppo di prodotti o la concessione di licenze.

L’efficienza e altri aspetti della tecnologia alla base sono stati sottoposti al processo di revisione tra pari, pubblicati su riviste rispettate e presentati a conferenze accademiche1,2,3,4.

Il Dr. Churm ha aggiunto: “Stiamo assemblando un ulteriore corpus di lavori per la pubblicazione e la presentazione che dimostrerà un livello di efficienza che non è stato ancora segnalato per la trasmissione di onde radio a queste frequenze impegnative. La semplicità del design e il basso costo degli elementi sono vantaggiosi per l’adozione precoce da parte dell’industria e la configurazione elettronica compatta lo rende facile da implementare dove ci sono vincoli di spazio. come satellite e l’Internet delle cose.”

*Metamateriali è il termine usato per materiali che sono stati progettati per avere proprietà speciali che non si trovano nei materiali naturali. Queste proprietà possono includere la manipolazione delle onde elettromagnetiche bloccando, assorbendo, migliorando o piegando le onde.


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