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Software driven Smart Antenna powered by RF MEMS Technology

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I MEMS a radiofrequenza si fanno strada nelle comunicazioni wireless a 5G

La promessa del 5G per la connettività mobile universale desta altresì preoccupazioni in merito all’aumento del consumo energetico. Sofant Technologies sta sviluppando una tecnologia intelligente per antenne che migliorerà la potenza del segnale, consumerà meno energia e aumenterà la durata della batteria per i dispositivi mobili.

Economia digitale

Le reti 5G sono alle porte e la prossima generazione della connettività Internet mobile utilizzerà la banda di frequenza ad onda millimetrica. L’impiego di frequenze elevate nella banda millimetrica potenzierà significativamente la capacità di trasmissione dei dati mobili in applicazioni a corto raggio; tuttavia, nei dispositivi mobili è fondamentale conseguire un consumo energetico ridotto. Per tradurre in realtà i dispositivi mobili in grado di supportare le onde millimetriche, è essenziale migliorare radicalmente la tecnologia per antenne e diminuire il consumo di energia. Il progetto SWARM, finanziato dall’UE, ha consentito all’impresa scozzese Sofant di sviluppare una tecnologia per antenne miniaturizzate e orientabili che incrementerà le prestazioni dei dispositivi mobili, dell’infrastruttura 5G e dei terminali di messa a terra per le comunicazioni satellitari. Le principali tecnologie che costituiscono questo tipo di antenne sono un modulo per microsistema elettromeccanico (MEMS, micro electromechanical system) progettato per radiofrequenze (RF) elevate e un software intelligente creato da Sofant. Questa è la prima volta che una tecnologia MEMS a RF verrà sperimentata su larga scala nelle comunicazioni wireless per sistemi di formazione del fascio delle antenne tra cui smartphone 5G, infrastruttura mobile e applicazioni per comunicazioni satellitari. «Stiamo introducendo un approccio innovativo che permetterà ai nostri clienti di osservare un miglioramento decuplicato nelle prestazioni dei loro sistemi a RF e una riduzione del consumo energetico pari al 70 %», sottolinea David Wither, amministratore delegato di Sofant. Progettazioni di antenne a RF più semplici riducono la perdita di potenza Gli sfasatori a RF sono componenti essenziali nei sistemi di antenne ad alta frequenza. Essi vengono utilizzati per indirizzare il segnale radio, o «fascio», da una rete di antenne regolando la fase del segnale in entrata a ciascun elemento dell’antenna. Per assolvere a questa funzione, il dispositivo MEMS a RF di Sofant si avvale di un condensatore variabile. Questo cambiamento di capacità modifica la fase del segnale radio e orienta il fascio verso la direzione desiderata. «Le antenne orientabili a fascio sono in grado di agganciarsi al più forte segnale disponibile in qualsiasi momento. Esse non solo estendono il segnale radio, ma riducono anche la perdita di potenza nel sistema», spiega Wither. L’infrastruttura mobile può inoltre servirsi dei MEMS a RF per la formazione del fascio delle antenne: gli elementi di una rete di antenne vengono sfasati al fine di orientare un fascio stretto per il massimo delle prestazioni. Dato che i MEMS di Sofant sono moduli a bassa perdita con un vantaggio in termini di caduta della potenza di banda di 6 dB rispetto alle soluzioni convenzionali, non c’è bisogno di integrare un amplificatore di potenza su ciascun elemento dell’antenna. «L’approccio di Sofant ci consente di condividere un amplificatore per diversi elementi dell’antenna: in tal modo, non solo si riducono le dimensioni della rete di antenne e la complessità della progettazione a RF, ma si risparmia inoltre un’enorme quantità di energia», aggiunge Wither. «Per di più, la nostra tecnologia MEMS a RF consente un’ampia riduzione della quantità di calore generata dalle parti elettroniche presenti nell’antenna, il che risponde a una problematica di rilievo relativa alla migrazione dei sistemi di comunicazione wireless verso frequenze più elevate». Lo sfasatore MEMS a RF e bassa perdita di Sofant non è esclusivamente limitato alle torri per reti cellulari e ai dispositivi palmari 5G: esso può essere inoltre utilizzato nei terminali di messa a terra per le comunicazioni satellitari che comunicano con i sistemi via satellite, che si possono trovare ovunque nello spazio a distanze comprese tra i 1 000 e i 35 000 km. I finanziamenti dell’UE incentivano le start-up ambiziose Sperimentare tecnologie innovative su larga scala è spesso costoso e difficile per le start-up. Attraverso il progetto SWARM, Sofant ha trovato i partner più adeguati per compiere un fondamentale passo in avanti nel livello di preparazione tecnologica del suo prodotto. «I finanziamenti europei possono aiutare enormemente le start-up tecnologiche in fase di avviamento in progetti innovativi ad alto rischio, fungendo da complemento alle società di venture capital. Se il bilancio dell’UE viene utilizzato in maniera giudiziosa, idee di prodotti innovativi saranno pronte ad affrontare la concorrenza del mercato globale e a mantenere il vantaggio competitivo dell’UE», conclude Wither.

Parole chiave

SWARM, antenna, Sofant, MEMS a RF, 5G, comunicazioni wireless, rete di antenne, infrastruttura mobile, onda millimetrica

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