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Un modo innovativo, economico ed efficiente per "isolare" le antenne radio per le telecomunicazioni wireless (ma non solo) così da ridurre l'incidenza dei disturbi e aumentare l'efficacia e il raggio d'azione delle antenne stesse. Il tutto utilizzando una "normale" antenna radio cui sono stati applicati diversi varactor (condensatori che variano la propria capacità elettrica al variare della tensione a cui sono sottoposti), in grado di modificare il voltaggio operativo (e dunque la frequenza di trasmissione) dell'antenna stessa mentre è in funzione.
Questi i risultati ottenuti da Andrea Alù, professore associato presso la University of Texas at Austin (Stati Uniti), e pubblicati sulla rivista scientifica PNAS (Proceedings of the National Academy of Science). L'obiettivo dell'ingegnere italiano e dei suoi colleghi è quello di creare sistemi di comunicazione senza fili (il Wi-Fi, ad esempio, ma non solo) più efficienti e capaci di raggiungere velocità connessione più elevate.
Questione di reciprocità
Le onde elettromagnetiche, così come quelle sonore, sono caratterizzate dalla proprietà della reciprocità.. Il principio di reciprocità stabilisce, tra le altre cose, che un'antenna può essere utilizzata, allo stesso tempo, sia da trasmittente sia da ricevitore.
Una caratteristica che, con tutte le sue positività, nasconde alcuni inconvenienti. Se un'antenna può trasmettere verso una determinata direzione, vuol dire che è in grado di ricevere segnali concorrenti da quella stessa direzione. Questo significa che il segnale in uscita potrebbe essere disturbato da rumore, eco o riflessi di altre onde che viaggiano seguendo lo stesso "percorso" sulla medesima frequenza. Il segnale emesso dall'antenna, dunque, potrebbe essere disturbato, riducendone così portata ed efficienza comunicativa.
L'antenna di Alù
Il gruppo di ricercatori guidati dal docente italiano ha ideato, come detto, una nuova tipologia di antenna in grado di "respingere" il segnale di "ritorno". Il merito è di alcuni varactor in grado di variare la frequenza operativa dell'apparato di trasmissione andando a incidere sul voltaggio dell'alimentazione mentre l'antenna stessa sta trasmettendo. In particolare, il tutto è coordinato da una seconda onda elettromagnetica (funzionante a una frequenza inferiore rispetto alla prima) non irradiata nello spazio, ma utilizzata per modulare il voltaggio a cui sono sottoposti i varactor in modo tale da modificarela frequenza operativa del segnale principale. Questo cambio di frequenza "controllato" nel tempo offre il vanteggio di differenziare le frequenze delle onde in emissione e quelle di ritorno/riflesso (che torneranno indietro conservando la frequenza che avevano nel momento in cui sono state emesse) sottraendo così l'apparato di comunicazione agli effetti distruttivi sul segnale dovuti al principio di reciprocità già menzionato.
L'antenna, pur somigliando in tutto e per tutto ad altre tipologie di dispositivi di comunicazione wireless, offre una "resistenza naturale" all'eco e al riflesso di altri segnali radio che viaggiano sulla stessa frequenza. In questo modo è possibile risparmiare sui materiali isolanti, solitamente costosi e non sempre efficienti.
Modulazione del segnale
La soluzione ideata dai ricercatori della University of Texas ha il merito di creare un'antenna "dinamica", capace di comportarsi differentemente a seconda se il segnale è in ingresso o è in uscita. Nel caso di onde radio in entrata, infatti, la modulazione della seconda onda interna all'antenna agisce a mo' di scudo. L'eco o il riflesso di una trasmissione precedente, che potrebbe essere captata dall'antenna, viaggierebbe a una frequenza differente rispetto a quella dell'onda modulante in emissione e verrebbe dunque a mancare il principio di reciprocità: in questo modo il rumore elettromagnetico diventa nullo (o quasi) e l'efficienza dell'antenna migliora notevolmente.
Le applicazioni possibili
Anche se in fase di sperimentazione, la nuova "super antenna" per comunicazioni wireless ha attirato immediatamente le attenzioni dei maggiori produttori del settore. Un'antenna capace di "autoisolarsi", infatti, permetterebbe di risparmiare sull'utilizzo dei materiali isolanti, portando alla realizzazione di sistemi di comunicazione wireless sempre più efficienti da un punto di vista operativo ed energetico.
Il prototipo realizzato dai ricercatori statunitensi misura circa 15 centimetri, ma può essere realizzato di qualunque dimensione, anche più contenute. Ciò vuol dire, ad esempio, che un'antenna dinamica potrebbe presto trovare spazio all'interno del router Wi-Fi di casa, permettendo di creare reti wireless caratterizzate da un segnale più potente e da velocità di connessione molto maggiori rispetto a quelle cui siamo oggi abituati.
