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tavia, se il sistemadeve essereutilizzato in tutto ilmondopotrà essere
necessariooperare supiùbandediverse, che cambianoanche inbase
ai requisiti applicativi. Per esempio, grazie al minore assorbimento
delle onde radio, le prestazioni al chiuso della rete GSM sono netta-
mente migliori a 900 MHz che a 1.800 MHz. Frequenze più alte, che
consentono velocità di trasmissione maggiori, vengono assorbite in
misura ancoramaggiore, quindi sonomenoadatteper applicazioni al
chiuso senza ripetitori. L’attuale tecnologia 3G a 2.100MHz consente
velocità di download fino a 100Mbps con Hsdpa, ma può avere costi
elevati. Le reti LTE raggiungono velocità di 300 Mbps in download
e 75 Mbps in upload, utilizzando un protocollo a pacchetti che, no-
nostante le frequenze più alte, fino a 2.600 MHz, riduce il consumo
nelle applicazioni abassa velocità. Queste considerazioni incidono sul
progetto dell’antenna.
Utilizzare antenne separate per le diverse bande può comportare
maggiori ingombri e un peggioramento delle prestazioni, soprat-
tutto se la commutazione tra le bande è affidata a switch d’antenna
inefficienti. Generalmente, però, questi problemi vengono affrontati
dai produttori dei moduli m2m, poiché per poter utilizzare le reti te-
lefoniche i dispositivi devono essere certificati.
Di solito, quindi, i moduli sono facili da integrare nei progetti. Inoltre,
essendo sviluppati secondo le specifiche di un determinato opera-
tore di rete, i moduli adottano antenne progettate solo per le bande
utilizzate da quell’operatore. Nelle applicazioni mobili, questi moduli
comprendono anche l’antenna e il ricevitore del sistema di naviga-
zione satellitare, che consentono di determinare l’ubicazione del di-
spositivo.
Le soluzioni NFC
La tecnologia NFC è la più semplice tra quelle utilizzabili nelle appli-
cazioni m2m e IoT. Le soluzioni NFC operano a 13,56 MHz e coprono
distanze fino a 10 cm utilizzando un’antenna passiva per alimentare
il breve collegamento bidirezionale. Basati su semplici induttori ad
anello, i dispositivi si collegano ai TAG inmodalitàwireless e vengono
utilizzati per la conservazione e lo scambiodelle credenziali d’accesso
e dei dati. I valori di induttanza sono normalmente compresi tra 0,5 e
1 µH e, con una rete di adattamento appropriata, presentano un’im-
pedenza di 50-80 Ohm. Nelle applicazioni mobili, una delle sfide
principali è rendere l’antenna
NFC la più sottile possibile ed
evitare che il contenitore del
dispositivoagisca come scher-
matura per le onde radio. In
Figura 2 è presentata un’an-
tenna NFC sottile e flessibile
che misura 25x25x0,005 mm.
L’avvolgimento ha un’indut-
tanza di 0,9 µH e, senza rete
di adattamento, presenta una
resistenza di 1,55 Ohm, un
fattore di merito di 57 e una
frequenza di autorisonanza di
100 MHz. Le prestazioni otti-
mali dell’avvolto si ottengono
con una rete di adattamento comprendente un filtro passa basso da
15,4MHz e un fattore-Q compreso tra 5 e 30.
Ottimizzare l’antenna
Spesso nella fase di progettazione l’antenna, elemento essenziale di
ogni nodo wireless per applicazioni IoT e m2m, non è tenuto nella
giusta considerazione. L’ottimizzazione dell’antenna non è un com-
pito semplice, ma può contribuire a fornire vantaggi significativi in
termini di riduzione dei consumi e prolungamento dell’autonomia
della batteria. Le modalità di ottimizzazione dipendono dalle bande
di frequenza e dai tipi di collegamentowireless; NFC è totalmente di-
verso dalla telefonia mobile, tuttavia entrambi possono integrarsi in
un sistema a copertura globale. La diffusione dei sistemi basati sulle
bande ISM è continua per ridurre i costi, ma la popolarità crescente
delle applicazioni nel mondo basate su wi-fi e/o Bluetooth portano
a ulteriori considerazioni nello sviluppo delle architetture di piatta-
forme wireless. •
Avnet Abacus -
OTTOBRE 2015 AUTOMAZIONE OGGI 385 113
Da 433,05 MHz a 434,76 (US)
Da 868 MHz a 870 MHz (Europa)
Da 902 a 908 MHz (US)
Ieee 802.11b, g, n da 2.400 MHz a 2.500 MHz
Ieee 802.11 a 5.000 MHz
Bluetooth da 2.400 a 2.483,5 MHz
Wi-max: da 2.300 a 2.700 & 3.300 a 3.800 MHz
Bande di frequenza ISM
Figura 2 - L’antenna NFC di
Pulse Electronics W7001 è
economica, sottile e flessibile
GSM, Cdma e Wcdma (850/900/1.800/1.900 MHz)
Umts/3G (2.100 MHz)
LTE 4G
Nord America: 700, 750, 800, 850, 1.900, 1.700/2.100,
2.500 e 2.600 MHz (bande 2, 4, 7, 12, 13, 17, 25, 26, 41);
Europa: 700, 800, 900, 1.800, 2.600 MHz (bande 3, 7, 20);
Asia: 1.800 e 2.600 MHz (bande 1, 3, 5, 7, 8, 11, 13, 40);
Oceania: 1.800 MHz e 2.300 MHz (bande 3, 40).
GPS: da 1.565 a 1.585 MHz
Bande di frequenza per reti cellulari
Figura 1 - L’antenna
autoadesiva a dipolo
dual-band (2,4 e 5 GHz)
di Molex si applica
in modo semplice sulla
superficie di montaggio