La banda di un’antenna MMW si sceglie verificando servizio, frequenze disponibili, percorso, hardware e metodo di prova. Una frequenza elevata non determina da sola velocità di comunicazione o risoluzione radar. I due impieghi richiedono criteri diversi.
MMW e lunghezze d’onda
La definizione classica delle onde millimetriche corrisponde a circa 30–300 GHz, cioè 10–1 mm in spazio libero. Nel linguaggio 5G sono spesso incluse anche frequenze attorno a 24, 26 e 28 GHz.
24–100 GHz non è quindi l’intera definizione rigorosa. Da λ = c/f, 24 GHz danno circa 12,5 mm, 60 GHz circa 5,00 mm e 77 GHz circa 3,89 mm. Nei materiali serve il modello del mezzo.
1. Separare comunicazione e rilevamento
Per comunicare definisci capacità, ritardo, utenti e disponibilità. Per il radar specifica distanza, velocità, angoli, risoluzioni e frequenza di aggiornamento.
60 GHz non garantiscono automaticamente latenza sotto 5 ms. La capacità dipende anche da banda di canale, modulazione e rapporto segnale-rumore.
Per la risoluzione radar in distanza, l’approssimazione ideale è ΔR ≈ c/(2B). Con B = 4 GHz si ottengono circa 3,75 cm, non meno di 3 cm. Risoluzione angolare e precisione della stima di una singola distanza sono altre grandezze.
2. Verificare i canali realmente utilizzabili
Individua paese, servizio, condizioni interne o esterne e bande dell’apparato. Numero di banda 5G NR, canali WiGig e bande radar non sono intercambiabili.
Il codice di una banda nello standard non concede la stessa EIRP e larghezza di canale in ogni paese. Confronta piano locale aggiornato, regole del servizio e intervalli trasmissivi e riceventi dello specifico prodotto.
Una sigla cellulare incontrata in una ricerca non dimostra che il dispositivo sia mmWave. Controlla sempre l’intervallo numerico. Non usare come limite mondiale una singola regola FCC né una tabella di tasse non verificata.
3. Calcolare percorso e ambiente
Considera distanza, blocco, riflessioni, pioggia e gas. L’assorbimento dell’ossigeno vicino a 60 GHz varia con frequenza e condizioni atmosferiche; non assegnare esattamente 16 dB/km a ogni collegamento.
Un collegamento fisso ad alto guadagno e un terminale tenuto in mano hanno vincoli diversi anche nella stessa banda. Non esiste un tetto generale di 300–500 m per tutte le onde millimetriche.
Usa potenza, diagrammi, perdite, rumore e qualità richiesta nel budget. Per l’esterno includi il comportamento meteorologico e la disponibilità attesa, non soltanto una prova con cielo sereno.
4. Scegliere antenna ed elettronica insieme
Una lunghezza d’onda corta può consentire più elementi nello stesso ingombro. Vanno comunque verificati guadagno, apertura del fascio, scansione, lobi laterali e perdite di alimentazione.
Un elemento piccolo non ha automaticamente un elevato guadagno complessivo. Tromba, array e riflettore rispondono a esigenze diverse di puntamento e copertura.
Amplificatori, convertitori, package, collegamenti e substrato devono coprire la banda. La semplice esistenza di un MMIC a quella frequenza non dimostra il rispetto di costo, rumore, linearità e temperatura del sistema.
5. Verificare tutta la banda e l’integrazione
Definisci piani VNA e attrezzatura, quindi misura riflessione e trasmissione. VSWR minore di 2 non certifica da solo diagramma, efficienza o prestazioni di servizio.
Misura con radome, involucro e metalli previsti. Per un terminale mobile verifica schermatura e cambi di fascio; per il radar usa scene e condizioni pertinenti alla rilevazione.
I criteri devono coprire i bordi di banda e gli stati necessari, non solo il punto centrale più favorevole.
Riepilogo della scelta
| Decisione | Dati da conservare |
|---|---|
| Servizio | Capacità di comunicazione o misura. |
| Banda | Limiti, canali e area di impiego. |
| Percorso | Distanza, ostacoli e margini. |
| Hardware | Antenna, catena RF e termica. |
| Prove | Adattamento, radiazione e sistema. |
Fonti: ITU-R V.431 per la classificazione, P.838 per la pioggia e introduzione TI al radar mmWave, pagina 5 per la relazione fra banda e risoluzione.
