Introduzione
La lente di Rotman
La lente di Rotman, introdotta nel 1960, costituisce uno dei disegni più comuni ed è comunemente utilizzato per abilitare il sistema multibeam phased array; un sistema phased array consiste semplicemente in un sistema che contiene un certo numero di elementi separati alloggiati in un solo chassis. Con il termine fasatura ci si riferisce alle modalità trasmissive sequenziali di questi elementi. Quindi, si può regolare adeguatamente la forma della lente di Rotman secondo l'approssimazione dell'ottica geometrica con l'obiettivo di focalizzare le onde piane che impattano su di essa. Sono i dispositivi di attrazione utilizzati dalle reti di beamforming (BFN). Queste lenti sono generalmente utilizzate nel radar sistemi di sorveglianza per vedere gli obiettivi in più direzioni senza spostare fisicamente l'antenna, grazie alla capacità multibeam. Oggi, queste lenti sono integrate in molti radar e sistemi di guerra in tutto il mondo. Gli array di lenti sono gruppi speciali di reti di beamforming. Il dispositivo che produce informazioni dinamiche di alimentazione per un'apertura è chiamato una rete di beamforming (BFN). La rete di beamforming consiste solitamente in un numero di porte d'ingresso ed un numero di porte di uscita che sono soggette ad alimentare un certo numero di elementi dell'array. Il layout tipico è mostrato nella Figura 1.
Figura 1: Rete di BFN (Credit: A Review on the Development of Rotman Lens Antenna Shruti Vashist, M. K. Soni, and P. K. Singhal)
Un BFN produce un segnale di ampiezza voluta e distribuzioni di fase attraverso ogni porta d'ingresso, in modo che i fasci possano essere inviati in diversi angoli. Una rete di beamforming può essere planare o tridimensionale, a seconda del requisito di apertura. Di solito, 2D BFN produce fasci a ventaglio orientabili 2D, mentre la BFN 3D genera fasci a matita orientabili 3D. Condividono alcune somiglianze con le lenti dielettriche (lenti elettromagnetiche realizzate in materiale dielettrico) e antenne a riflettore da un lato, e con gli array di antenne dall'altro. La loro funzione è quella di formare fasci in più direzioni che corrispondono alla posizione delle antenne di alimentazione sulla superficie focale. Il nome deriva dal fatto che un'onda incidente su una faccia dell'array non obbedisce necessariamente alla legge di Snell quando passa attraverso l'array di lenti. È invece costretto a seguire i percorsi della linea di trasmissione. A differenza delle lenti dielettriche o delle antenne, gli array di lenti effettuano la loro collimazione (trasmissione) e la messa a fuoco (ricezione) in modo discreto, utilizzando array di antenne. Una importante caratteristica è che l'angolo di puntamento del fascio è indipendente dalla frequenza della lente. Le lenti a microonde supportano l'errore di una bassa fase, la banda larga e la scansione grandangolare. Sono i dispositivi TTD (True Time Delay) che producono una guida del fascio indipendente dalla frequenza. Le lenti stampate emergenti negli ultimi anni hanno facilitato l'avanzamento di progettazione di prestazioni elevate ma di basso profilo, leggerezza e piccole dimensioni e reti (BFNs). Poiché la lente è in grado di focalizzare l'energia proveniente da una data direzione nella sua porta del fascio geometricamente associata, lo schema proposto dai ricercatori del Georgia Institute of Technology per la ricevente carica ciascuna di queste porte con un rettificatore, incanalando così l'energia proveniente da qualsiasi direzione verso uno dei rettificatori.
Il beamforming e la "cattura" di un'onda
La lente Rotman in Figura 2 permette quindi di formare più fasci d'antenna senza bisogno di interruttori o sfasatori. Gli elementi dell'antenna sono collegati al lato destro nella figura qui sotto, con le porte del fascio collegate a sinistra. Si può pensare alla lente come a un circuito quasi-microstrip (o quasi-stripline) dove le porte del fascio sono posizionate in modo tale da ottenere spostamenti di fase costanti alle porte dell'antenna. Cosa succede quando gli elementi dell'antenna sono alimentati a fasi che variano linearmente attraverso una fila? Si comporta proprio come un phased array! Una lente ben progettata può avere solo 1 dB di perdita.
Figura 2: Lente di Rotman (Credit: W. Rotman and R.F. Turner, "Wide Angle Microwave Lens for Line Source Applications," IEEE Transaction on Antennas and Propagation, 11(6) pp. 623-632, 1963)
ATTENZIONE: quello che hai appena letto è solo un estratto, l'Articolo Tecnico completo è composto da ben 1925 parole ed è riservato agli ABBONATI. Con l'Abbonamento avrai anche accesso a tutti gli altri Articoli Tecnici che potrai leggere in formato PDF per un anno. ABBONATI ORA, è semplice e sicuro.
Salve Maila, grazie per l articolo. Nelle condizioni indicate, vorrebbe dire avere ripetitori o Access point 5G ogni 180mt? Ho l impressione che quanto detto si rifà al concetto di rete 5G distribuita che sta nascendo in questi periodi, dove ogni persona può decidere di contribuire tramite ricompensa in criptovaluta alla creazione di una rete di accesso internet libera tramite appositi gateway 5G da ospitare nelle proprie abitazione.. mi chiedo se questo approccio per le future città smart non sia uno sviluppo eccessivo a discapito della salute delle persone…cosa ne pensa lei?
Perdona l’attesa!
In realtà la “cattura” è indipendente da quanti access point siano disponibili a 180m. Se ci pensi, nonostante il consumo di batteria che fanno i nostri cellulari ogni giorno non li teniamo sempre in carica, giusto? Semplicemente, quando un dispositivo si troverà nelle vicinanze di un ripetitore, si ricaricherà!
Per quanto riguarda gli articoli in bibliografia, non ci si riferisce al concetto di 5G distribuita; come dicevo sopra, il processo è indipendente dall’avere sempre a disposizione un ripetitore.
Credo anche io che sia ancora “troppo presto” per uno sviluppo come quello che hai indicato, ma per ora non ci sono prove che indichino eventuali problemi per la salute.
Se vuoi approfondire questo aspetto, ti consiglio questo articolo
https://it.emcelettronica.com/5g-un-rischio-per-la-salute !
Un saluto!