Mitsubishi Electric mira a migliorare la connettività in volo con l'antenna a matrice elettronica e l'IC RF

2 giorni fa p Robin Mitchell L'uso di array a fasi è in continua espansione in tutte le applicazioni radio, comprese le comunicazioni 4G e satellitari. Mitsubishi Electric ha annunciato una nuova antenna radio a guida elettronica che fornirà connettività satellitare in volo ad alta velocità. Le matrici a fasi consentono agli utenti di guidare i segnali radio usando segnali elettrici invece di ruotare meccanicamente un ricevitore radio e un'antenna. Mentre gli array a fasi sono più costosi e hanno un campo visivo limitato (120 °), gli array a fasi non utilizzano parti meccaniche, rendendole meno soggette a rotture meccaniche. La loro manovrabilità elettronica significa che possono cambiare direzione in millisecondi anziché secondi. Tradizionalmente, gli array a fasi erano spesso limitati alle applicazioni militari di fascia alta per i radar, ma questo sta cominciando a cambiare. Un'area, in particolare, che sta sfruttando gli array a fasi è il 5G. Ad esempio, Keysight Technologies e l'Università della California di San Diego hanno realizzato il collegamento a 60 GHz bidirezionale più lungo del mondo per raggiungere le velocità di trasmissione dati del 5G. Per aumentare il numero massimo di client connessi a una singola cella 5G mantenendo alte velocità di dati, gli sviluppatori utilizzano sempre più il beamforming. Beamforming (contrariamente al massiccio MIMO) significa essenzialmente che il segnale trasmesso dalla cellula viene formato in un raggio e diretto a un client. In questo modo, il raggio può essere più intenso e utilizzare gran parte della larghezza di banda radio senza interferire con i dispositivi che non si trovano nella zona del raggio. L'uso di array a più fasi con migliaia di antenne produce più raggi, che non interferiscono tra loro. Un problema che hanno i tradizionali sistemi radio commerciali è che sono spesso ingombranti e costituiti da parti meccaniche. A peggiorare le cose, la quantità di dati (sia in volume che in frequenza) consumati dagli utenti di Internet è in aumento, il che mette sotto pressione le compagnie aeree per una migliore connettività in volo. Per risolvere questi due problemi, Mitsubishi Electric e il National Institute of Information and Communications Technology (NICT) del Giappone hanno sviluppato un'antenna array ultrasottile attiva a guida elettronica la cui struttura ha uno spessore inferiore a 3 cm. Il sistema di array a fasi comprende un elemento antenna, un RF-IC, un radiatore di calore e una scheda secondaria progettata per funzionare sulla banda Ka (da 27 GHz a 40 GHz). Mitsubishi afferma che il dispositivo può essere facilmente installato sulla cima di un aereo. L'uso della tecnologia phased array significa che l'antenna non ha bisogno di guardare direttamente verso il satellite target; utilizza invece la tecnologia beamforming per creare un collegamento diretto e dovrebbe fornire velocità di trasmissione dati di almeno 100 Mbps. Ciò consentirà ai passeggeri di utilizzare pienamente i servizi Internet ad alta velocità in qualsiasi parte del mondo. La natura a basso profilo dell'antenna significa anche che può essere installata su qualsiasi aeromobile indipendentemente dalle dimensioni. Ma la nuova antenna a fasi è solo la metà del puzzle. Mitsubishi Electric, Tohoku University e Tohoku MicroTec Co. hanno anche sviluppato un circuito integrato RF per gestire l'array radio. L'RF-IC è progettato come una coppia di stack con due matrici di silicio separate collegate tra loro tramite vie passanti al silicio da 50 μm. Lo stack inferiore dell'IC RF contiene i circuiti del generatore di segnale ed è spesso 750 μm mentre lo stack superiore contiene i circuiti di controllo del segnale ed è spesso 50 μm. L'RF-IC include anche amplificatori a basso rumore ad alta potenza per la trasmissione / ricezione con amplificatori con un'efficienza energetica del 29,1% (conversione dell'ingresso CC in uscita RF) e una cifra di rumore di 1,8 dB. Poiché le esigenze relative alla velocità dei dati aumenteranno sempre, Mitsubishi Electric ha collaborato con la Tohoku University e la Tohoku MicroTec Co. per sviluppare un circuito integrato specializzato per lavorare con i futuri sistemi di antenne sulle frequenze radio da 40 GHz a 75 GHz. Le matrici a fasi sono di natura complessa ma offrono enormi vantaggi ai sistemi radio. Sebbene non abbiano 360 gradi di libertà e possano essere costosi da implementare, sono immuni da guasti meccanici, possono spazzare incredibilmente velocemente e fornire tecniche avanzate di beamforming per aumentare la velocità dei dati riducendo al contempo le interferenze. Man mano che la tecnologia continua a migliorare, è possibile che gli array a fasi diventino la norma nelle tecnologie radio tra cui Internet, reti cellulari e persino applicazioni radio generali.