FN 119

MAGGIO 2024 FIELDBUS & NETWORKS 64 L a funzione di un’antenna è semplicemente quella di agire da trasduttore bidirezionale tra il mondo RF, dettato dalle equazioni di Maxwell, e il mondo dei circuiti elettrici, fatto di Volt e Ampere. Tuttavia, è sorpren- dente quanti diversi tipi e dimensioni di antenne siano in uso, tra le quali, per esempio, Yagi, far- falla, anello, parabola, patch, dipolo, monopolo, corno, elicoidale e stub… Il motivo è che le an- tenne e le loro configurazioni hanno sempre avuto di fronte la complessa sfida di dover soddisfare molti obiettivi, spesso contrastanti. Tra i para- metri critici si ricordano la frequenza centrale, la larghezza di banda di 3 dB, la distribuzione dell’irra- diazione, la direttività, il rapporto avanti/indietro, i lobi laterali, le dimensioni fisiche, l’impedenza e la gestione della potenza, oltre a dimensioni tipiche, efficienza e problemi di costo. Idealmente, un’antenna dovrebbe soddisfarli tutti, in particolare quando il costo e lo spazio sono cruciali. Anche se non ci siamo ancora arrivati, le antenne a banda ultralarga (UWB) sono una buona opzione per molte applicazioni che richiedono con- nettività veloce, affidabile e a basso consumo. Valutazione delle antenne Tradizionalmente, un obiettivo chiave in molti sistemi era mantenere al minimo la larghezza di banda dell’antenna (misurata tra i suoi punti di -3 dB) per evitare di captare segnali estranei o cre- are interferenze indesiderate. Dopotutto, perché supportare le prestazioni fuori banda e il rumore ricevuto in più, soprattutto se ciò significa scendere a compromessi su altri fattori? Un indicatore comune del parametro della lar- ghezza di banda è la larghezza di banda frazionaria (FBW), ossia il rapporto tra il campo di frequenza (‘frequenza più alta’ meno ‘frequenza più bassa’) diviso per la frequenza centrale. La larghezza di banda frazionaria può variare da 0 a 2 ed è spesso indicata come percentuale compresa tra 0% e 200%: maggiore è la percentuale, maggiore è la larghezza di banda. Sarebbe bello avere una semplice linea guida che indichi la FBW approssimativa di diversi tipi di an- tenne, ma non è possibile. Il motivo è che le an- tenne, forse più dellamaggior parte dei componenti, scendono a molti compromessi progettuali e in fatto di dimensioni fisiche. Hanno un numero straordina- rio di gradi di libertà, quindi i loro parametri, inclusa la FBW, possono essere bilanciati a vicenda per tro- vare un design ‘ottimale’ per una data applicazione. La FBW di quasi tutte le antenne può essere au- mentata o ridotta confrontandola con gli altri pa- rametri, come direttività (guadagno), lobi laterali, distribuzione dell’irradiazione, dimensioni fisiche e numero di elementi per i progetti multi-elemento. La FBW delle antenne Yagi-Uda classiche, per esempio, può essere regolata da pochi punti per- centuali a decine di punti percentuali modificando il numero e la spaziatura dei suoi elementi, il loro spessore e altri attributi fisici. Alcuni specialisti considerano un’antenna con una FBW del 20% o superiore un’antenna UWB, mentre altri affermano che solo quelle con una FBW supe- riore al 50%sono UWB. La Federal Communications Commission (FCC) e l’International Telecommunica- Building blocks Fieldbus & Networks QUESTIONE DI ANTENNE LE ANTENNE IN CHIP A BANDA ULTRALARGA SOVVERTONO LO STATUS QUO PER SODDISFARE DIVERSE APPLICAZIONI Bill Schweber Fonte: foto Pixabay_chiplanay Fonte: foto di Bill Schweber, su dati Abracon Tabella 1 - Le antenne UWB ACG0806U, ACG0301U e ACG0502U offrono diverse combinazioni di campo di frequenza e larghezza di banda frazionaria Fig. 1 - Abracon ACG0806U è un’antenna UWB per il funzionamento da 3,3 a 7,2 GHz in un minuscolo contenitore in chip ceramico Fonte: foto Abracon