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ANALOG/MIXED SIGNAL 5G FOR INDUSTRIAL 29 - ELETTRONICA OGGI 483 - GENNAIO/FEBBRAIO 2020 difesa che hanno perfezionato i satelliti GEO, d’importan- za critica per la sorveglianza e le comunicazioni militari. Questo ciclo virtuoso, che trae vantaggio da una tec- nologia creata per un altro scopo, si è verificato in vari mercati e continuerà anche in futuro. Ora vedremo come le frequenze a onde millimetriche possono aiutare sia il settore della difesa sia quello delle comunicazioni. Frequenze più elevate per aumentare data rate e larghezza di banda della comunicazione Con la diffusione delle comunicazioni mobili, avvenu- ta negli ultimi vent’anni, si è notato un aumento della richiesta per data rate più elevati. A distanza di qual- che anno, viene introdotto un nuovo standard di co- municazione wireless che definisce nuovi protocolli per aumentare il flusso dei dati. Questi miglioramenti nel throughput sono spesso correlati a schemi di mo- dulazione più sofisticati, in grado di trasferire simulta- neamente molteplici componenti dell’informazione. Con l’aumentare del livello di sofisticazione dello schema di modulazione, aumenta di pari passo la capacità di trasferire dati. Tuttavia, esiste un punto oltre il quale ulteriori aumenti nella complessità della modulazione non producono più miglioramenti significativi nel volu- me dei dati. Perciò, un modo comune per modulare un segnale è suddividerlo in una gamma di frequenze di- stribuite su una portante (Fig. 1). Quindi, un altro modo di migliorare il throughput è aumentare la larghezza di banda del segnale modulato (FBW), distribuendolo su un intervallo di frequenza più ampio. Per aumentare progressivamente l’entità della distribuzione, è neces- sario aumentare la frequenza della portante (FC) per non scendere sotto la dc. Questa possibilità, di trasmet- tere simultaneamente più dati spostandosi verso fre- quenze più elevate, sta spingendo le applicazioni verso le frequenze delle onde millimetriche. L’impatto del 5G sul warfare elettronico Di questi tempi i conflitti militari avvengono sempre più frequentemente in modalità elettronica, facendo nasce- re il concetto di “warfare”. Uno dei componenti chiave è il radar, il quale trasmette semplicemente un segnale attendendone il ritorno, creando così una mappa del proprio campo visivo. Lo sviluppo dei sistemi radar si protrae da oltre cento anni, con il beneficio essenziale di rilevare e mappare oggetti che si trovano oltre la vi- sibilità umana. Questa caratteristica attribuisce all’ope- ratore radar un vantaggio considerevole rispetto a un avversario che non lo possiede. Per queste ragioni, la tecnologia del radar è in continuo sviluppo e, di conse- guenza, possiamo assistere quotidianamente al suo uti- lizzo nelle previsioni meteorologiche, nel controllo del traffico aereo e in applicazioni emergenti come quelle dell’industria automotive, per rilevare la distanza tra una vettura e un oggetto. I sistemi radar tradizionali, a bassa frequenza in UHF e VHF, sono stati i primi a utiliz- zare questo sistema su distanze molto elevate. I velivoli più veloci utilizzano spesso frequenze sulla banda X (da 8 GHz a 12 GHz), perché offrono una maggiore riso- luzione e utilizzano antenne di dimensioni più ridotte. I sistemi radar utilizzati dagli aviogetti da combattimento, per puntare e direzionare i missili, operano spesso sulle frequenze della banda Ka (da 33 GHz a 37 GHz), mentre per missili e munizioni guidati si sta incrementando lo sviluppo di applicazioni sulla frequenza dei 94 GHz. Per i sistemi radar, lo spostamento verso frequenze più alte porta diversi vantaggi, che possiamo riscontrare nella risoluzione in distanza e in angolare; fattori che servono a caratterizzare la capacità di risolvere un oggetto. Il pri- mo vantaggio che si ottiene spostandosi verso frequenze più alte è, a parità di risoluzione angolare, un’antenna di volume ridotto, che risulta di fondamentale importanza per collocarla in munizioni di piccole dimensioni. Vista da un’altra prospettiva, a parità di dimensioni dell’anten- na, a frequenze più elevate la risoluzione angolare au- menta. In un sistema radar, la risoluzione sulla distanza è proporzionale alla larghezza di banda della modula- zione e, come citato in precedenza, alle alte frequenze si possono utilizzare larghezze di banda più ampie. Di conseguenza, poiché nelle applicazioni si richiedono ri- soluzioni sempre più elevate, questo spostamento verso frequenze più alte porta dei vantaggi. Per tradizione, i sistemi elettronici di warfare prodotti dalle aziende del settore della difesa hanno operato tra 2 GHz e 18 GHz, ricoprendo le bande radar S, C, X e Ku. L’aumento della gamma di frequenze, nelle minacce di aggressione, ha reso necessario l’adeguamento dell’e- lettronica dedicata al loro ascolto e, infine, alle azioni di contrattacco. Possiamo notare quanto le frequenze degli apparati 5G, che funzionano a 28 GHz e 39 GHz, siano vicine a quelle dell’attuale banda Ka, utilizzata per il te- lecontrollo dei missili. Di conseguenza, i nuovi requisiti per i sistemi elettronici di warfare saranno estesi per ri- coprire le frequenze 5G che vanno da 24 GHz a 44 GHz e, per quest’ultime, si renderà disponibile un’ampia varietà di elettroniche che le forze militari potranno prendere Fig. 1 – Larghezza di banda della modulazione centrata sulla frequenza della portante