| Il salva energia: il chip radio trasmittente, mostrato in questo modello, adatta il voltaggio velocemente limitando la richiesta di energia. |
Dietro allo sfarzo dell’International Consumer Electronics, l’industria del wireless affronta un problema fondamentale: Il maggior numero di funzioni e la maggiore velocità di trasmissione dei dati stanno drenando batterie dei telefoni con una velocità senza precedenti.
Fortunatamente c’è un margine di miglioramento all’interno dei dispositivi, in parti conosciute come amplificatori di potenza che trasformano l’elettricità in energia radio. Nei telefoni, consumano generalmente più energia di ogni altro componente, sprecandone gran parte lungo la strada, come molte persone possono testimoniare quando hanno visto la loro batteria morire (e il telefono scaldarsi) dopo un’ora di video in streaming. Lo stesso problema assilla le stazioni base delle reti wireless, che inviano e ricevono segnali da e verso i cellulari individuali.
E’ quindi in corso un grande sforzo per sviluppare amplificatori di potenza intelligenti che riducano sensibilmente lo spreco. La Eta Devices, una spin-off del MIT con sede a Cambridge, Massachusetts, sta preparando un modulo per una stazione base e un chip che non solo diminuirebbero il consumo di energia ma funzionerebbero bene nelle applicazioni a banda larga per il 4G LTE e per le future tecnologie ultraveloci.
Il problema fondamentale è che la potenza necessaria per le trasmissioni radio oscilla rapidamente quando un dispositivo sta trasmettendo dati ad alta velocità. Gli amplificatori di potenza esistenti mantengono costantemente un voltaggio elevato alto per essere pronti ai picchi di necessità, e questo comporta un grande spreco di energia. Approcci più recenti modificano questo livello rapidamente seguendo la scia del segnale radio reale.
Le “envelope tracking”, o ET, costituiscono le tecnologie più richiesta per lo sviluppo hardware nell’industria dei cellulari. Lo scorso autunno, Qualcomm è diventata la prima compagnia a commercializzare un chip con questa tecnologia, che sostiene essere la prima per dispositivi mobili 3G e 4G LTE.
La compagnia sostiene che il chip aiuti a ridurre il consumo di energia del 20 percento e aiuti a ridurre un problema associato – la generazione di calore – del 30 percento, “garantendo gli utenti finali una maggiore durata delle batterie e permettendo inoltre ai produttori di ridurre le dimensioni dei loro dispositivi”, spiega Peter Carson, direttore marketing senior.
L’envelope tracker viene già utilizzato da 10 telefoni, inclusi il Samsung Galaxy Note 3 e il Nexus 5. Molti altri produttori di componenti stanno affrettandosi per recuperare terreno, inclusi Mediatek, RF Micro Devices,Skyworks, Texas Instruments, Analog Devicese Nujira.
Il problema con l’ET, però, è che la sua efficienza diminuisce con velocità di trasmissione più elevate. Gli Envelope tracker richiedono spesso un condensatore relativamente grande per immagazzinare e rilasciare scariche di energia, mantenendo, nel contempo, variazioni di tensione uniformi e continue.
La Eta Devices opta invece per un approccio radicalmente diverso, favorendo veloci e bruschi cambiamenti con un condensatore più piccolo. L’utilizzo di un condensatore più piccolo è più efficiente; l’inconveniente è che le variazioni di energia causano più rumore in un segnale wireless. Questo problema viene superato con un processo di elaborazione del segnale digitale all’avanguardia, spiega Joel Dawson, uno dei due professori di ingegneria elettrica del MIT che hanno co-fondato la società.
Mattias Åström, il presidente della società, ha fatto un parallelismo con l’automobile per confrontare i due approcci. “L’Envelope tracking è, fondamentalmente, una trasmissione a variazione continua a confronto con il nostro cambio manuale”, dice. “Il consumo di carburante è sempre migliore quando si ha un cambio manuale”.
Il lavoro dell’azienda non è stato pubblicato e il chip viene ora fabbricato per la prima volta, ma il concept è stato costruito per stazioni base e dovrebbe essere commercializzato quest’anno. Il modulo Eta, poco più piccolo di una scatola da scarpe, è il primo trasmettitore 4G LTE al mondo a raggiungere un’efficienza media superiore al 70 percento, un grande balzo in avanti rispetto al 45 al 55 percento della tecnologia attualmente disponibile, spiega Dawson.
La Vanu, una ditta che produce stazioni base wireless a basso consumo (si veda “Un piccolo trasmettitore per cellulari si insinua nell’Africa rurale“), sta testando la tecnologia e presto potrebbe diventare un cliente.
“Pensiamo che questo potrebbe darci un vantaggio ‘green’, nonché un vantaggio per il costo di esercizio”, spiega David Bither, direttore del programma di ingegneria della Vanu.
Il risultato potrebbe essere quello di ampliare la connettività e renderla accessibile a più persone nei paesi in via di sviluppo, dove il costoso carburante diesel fornisce energia ad almeno 640.000 stazioni base remote a un costo di 15 miliardi di dollari.
La tecnologia Eta è stata mostrata per la prima volta al banco di un laboratorio alla fine del 2012 (si veda “Efficiency Breakthrough Promises Smartphones That Use Half the Power“).
La società è stata finanziata con 6 milioni di dollari da Ray Stata, cofondatore di Analog Devices, e la sua società di venture, Stata Venture Partners.