ITCL20080017A1 - Comunicatore a luce laser - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Dell'Invenzione Industriale dal Titolo: “COMUNICA TORE A LUCE LASER ”

CAMPO TECNICO DI RIFERIMENTO:

Il campo della tecnica a cui l'invenzione fa riferimento è il campo delle telecomunicazioni a corto- medio raggio. L'unità descritta è costituita da un trasmettitore-puntatore laser e da un ricevitore-rivelatore a fototransistor.

In tal modo la comunicazione avviene in un solo verso; se vogliamo operare in entrambi i versi (duplex), basta naturalmente raddoppiare le apparecchiature descritte.

STA TO ANTERIORE DELLA TECNICA :

Dai primi esperimenti di telecomunicazioni di Marconi all' inizio del 20° Secolo a oggi, runico modo di operare per trasmetere un'informazione senza l'apporto di cavi o fibre otiche è di creare una portante facendo oscillare un circuito eletrico (RLC) e atraverso la risonanza eletromagnetica di un condutore (Antenna), trasmetere nello spazio il segnale contenuto nella portante.

La modalità con cui questo segnale si propaga determina dei vantaggi ai fini del risultato della trasmissione del segnale, ma determina anche delle problematiche che sino a qualche decennio addietro venivano trascurate.

Tali problematiche si possono così riassumere:

1) Omnìdirezionalità del segnale trasmesso .

Per quanto direzionale possa essere un segnale emesso da una antenna con oscillatori RLC, i lobi di trasmissione disperdono il 70% della portante in emissioni omnidirezionali che non giovano alla ricezione del segnale.

2)Inquinamento da fonti elettromagnetiche.

La modalità descritta al punto (1) crea un campo elettromagnetico molto forte. Ciò comporta un notevole inquinamento da fonte elettromagnetica.

3) Dissipazione di energia in conversioni inutili ai fini della trasmissione del segnale. La gran parte dell· energìa necessaria a mantenere una trasmissione con oscillatori RLC viene dispersa in calore ed emissioni elettromagnetiche dannose.

4) Possibilità di intercettare i contenuti delle trasmissioni

La omnìdirezionalità comporta anche la possibilità di intercettazione e rilevamento radiogoniometrico della sorgente.

5)Possibilità di interruzione per interferenze dallo spazio profondo.

La trasmissione attraverso le onde elettromagnetiche è soggetta ad interferenza ed interruzioni da vento ionizzante proveniente dallo spazio profondo, ed in particolare dal vento solare.

6)Limitazione delle informazioni trasmesse

La trasmissione attraverso le onde elettromagnetiche è soggetta anche alla limitazione delle informazioni modulate. Infatti la quantità di informazioni trasportate da un segnale con oscillatore RLC è direttamente dipendente dalla larghezza di banda utilizzata e quindi dalla frequenza utilizzata. Più informazioni vogliamo trasferire, più elevata è la frequenza a cui dobbiamo operare.

7) Complicazione nella metodologia di trasmissione e quindi del controllo delle Bande d' Emissione. Nel campo delle frequenze in VHF , UHF e trasmissioni in microonda per i ripetitori cellulari, dove gli ostacoli naturali oscurano il segnale, per coprire ampie distanze necessita spostare lievemente la frequenza del trasmettitore di rilancio per non saturare il segnale in ricezione. Questa metodologia comporta un ulteriore copertura di banda e quindi una limitazione delle informazioni trasferite.

OBBIETTIVO CHE L ΊΝΝΟ VAZIONE INTENDE RA GGIUNGERE:

L<9>innovazione intende risolvere tutti i problemi tecnici descritti nei sette punti indicati sopra.

1) Modulando in FM la coerente Luce Laser emessa da un Diodo Laser (Indio-Gallio-Alluminio-Fosforo), composizione interna dei Wafer nel componente elettronico, con emissione nel vicino infrarosso (670-680 nanometri); creiamo una robusta portante con una larghezza di banda modulabile infinitamente più grande della più elevata emissione conosciuta in microonda.

2) Tale coerenza determina la concentrazione delTenergia attiva al trasporto del segnale su una piccolissima superficie e quindi tutta una serie di vantaggi che si possono riassumere in:

Eliminazione della componente elettromagnetica e quindi dell<9>inquinamento da tali fonti Risparmio energetico poiché T energia adibita al trasporto del segnale non subisce decine di conversioni, ma viene immediatamente trasformata da corrente continua a luce laser. La coerenza inoltre determina T impossibilità di intercettare il segnale della sorgente da parte di radiogoniometri.

3) La natura stessa della sorgente a luce Laser non implica , come nei trasmettitori con oscillatori RLC, la possibilità di essere disturbati dai fenomeni delle radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio profondo come il vento solare. Nell<9>uso inoltre di questa metodologia per realizzare cellule di trasmissione non è necessario operare variando le frequenze di rilancio dei trasmettitori del segnale in arrivo nella cellula come avviene negli attuali sistemi a microonda; basta invece porre tutti i Laser in fase per ritrasmettere lo stesso segnale infinite volte, senza disturbare i rilevatori a fototransistor. Tale metodologia di trasmissione comporta una semplificazione delle frequenze utilizzate attualmente, scaricando Teiere da migliaia di trasmettitori che contribuiscono ad aggravare T impatto ambientale che queste macchine hanno nelTambiente circostante relativamente allo smog elettromagnetico ed all<9>energia consumata. Questa tecnologia consentirà collegamenti riservati e sicuri all<9>interno delle City tra i centri di potere politico ed economico. Esempio: Prefettura, Comune, Organi di Polizia, Protezione Civile, Vigili del Fuoco, Carceri Ecc...

Nelle grandi città i grossi Gruppi Industriali possono comodamente scambiarsi informazioni riservate al riparo da ogni tipo di potenziale intercettazione.

Innovazioni tecnologiche e ricerca brevettuale delle Società Pubbliche e Private ed i Laboratori Ricerca come la “Ecotecnologie<99>possono trasferire le proprie innovazioni attraverso un canale privato con collegamento a Luce Laser direttamente al Ministero dello Sviluppo Economico, collegato alla Camere di Commercio dei PatLib. Tale sicurezze determinerebbero una vera esclusiva della Proprietà Intellettuale, al riparo dai soliti furbi

Le unità di difesa stabili nel territorio manterrebbero contatti continui delimitando delle aree di sicurezza assoluta.

ANALISI DEL RISULTATO RAGGIUNTO:

Comunicare atraverso la luce Laser è un obbietivo ambizioso poiché innanzitutto bisogna decidere il metodo di modulazione della sotoportante ( AM o FM), in relazione al componente da utilizzare, tubo o diodo Laser. La modulazione in ampiezza AM del segnale trasportato dalla luce Laser determina V impossibilità del fotorilevatore di distinguere tra segnale utile emesso dalla sorgente Laser e le variazioni d<f>ampiezza dovute alla turbolenza delTaria; di conseguenza in ricezione avremo dei forti rumori di fondo che copriranno totalmente il segnale utile. Con la FM queste turbolenze non influiranno sulla ricezione, perché il ricevitore rileverà solo le variazioni di frequenza e non di luminosità. Inoltre con la FM avremo anche il vantaggio di poter accendere un diodo Laser per la sua max potenza luminosa, perché la modulazione non varierà T intensità luminosa, ma la sola frequenza della sotoportante. Il diodo Laser è stato privilegiato nei confronti del tubo Laser poiché V eletronica che ne gestisce il funzionamento opera a bassissime tensioni e quindi più semplice da progetare; inoltre il diodo Laser non presenta segni di usura nel tempo. Di contro i diodi Laser sono più fragili alle extratensioni generati da interrutori elettrici, cariche eletrostatiche e variazioni termiche improvvise. La limitazione di questa tecnologia sino ad ora è dovuta essenzialmente all· incapacità di trovare soluzioni tecnologiche che superino i problemi citati ; insieme evidentemente all' incapacità di trovare il metodo correto nella modulazione del segnale trasportato dalla luce Laser. L'eletronica adottata è semplice e risolutiva nei confronti dei problemi citati. Facendo riferimento allo schema a blocchi di Fig. la si nota come il segnale che arriva dal trasdutore 1 passa attraverso un amplificatore 2 ed a un compressore di dinamica 3 che ne stabilizza l’ampiezza. Il sottoblocco 4 stabilizza la tensione ed il 5 genera la sottoportante relativa al segnale da trasmettere. Esempio , per i segnali audio è 40 Khz e può variare da 30 a 50 Khz con una banda passante di 20 Khz (segnali HiFi). Il sottoblocco 6 insieme al diodo Laser 7 oltre a ricevere il segnale modulato crea una controreazione che stabilizza la corrente interna del diodo Laser al variare della temperatura Vedi Fig. 7-8-9 .

Quando le correnti interne del diodo si fanno pericolosamente vicine al valore limite di distruzione il circuito di controreazione ne limita il valore riportandole a valori accettabili (Vedi tabelle). In tal modo il segnale trasmesso è stabile e pulito. Le lenti convergenti dell’ obbiettivo consentono di concentrare in un piccolissimo punto la luce Laser emessa dal diodo. L’allineamento con il fotorilevatore (fototransistor) avviene tramite allineamento GPS e autotraking e comunque viene effettuato solo una volta dato che il sistema di autoallineamento fa il resto. Le f distanze raggiute con successo superano i 5 Km. Naturalmente in questa

fase è importante evidenziare le potenzialità del prototipo già operativo. Il prodotto industriale su cui stiamo lavorando opera con tecnologia digitale ed emissioni Laser che consentiranno di raddoppiare tranquillamente la portata. Le applicazioni come detto sono decine; da privilegiare le applicazioni militari e di sicurezza industriale. Non ultime la sostituzione dei trasmettitori a microonda nelle reti cellulari a corto medio raggio.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI: Dell’Invenzione Industriale dal Titolo: COMUNICA TORE A LUCE LASER Si rivendicano delVInvenzione Industriale dal nome: “Comunicatore a Luce laser” Le seguenti innovazioni tecnologiche: 1) La capacità del sistema di comunicare immagini, dati e suoni attraverso la modulazione in frequenza della luce coerente di Diodi Laser; ciò è stato possìbile poiché si sono risolte tutte le problematiche legate all’instabilità termica tipica di questo componente che sino ad ora ne hanno bloccato lo sviluppo.
2. 2) Si rivendica la possibilità, operando con la metodologia della luce coerente di abbattere completamente le emissioni elettromagnetiche ad alta frequenza, dannose per la salute umana.
3. 3) Si rivendica nel “Comunicatore a Luce Laser” V abbattimento dei consumi energetici, calcolato mediamente 1/100° del valore corrispondente ai comuni trasmettitori ad onde elettromagnetiche a parità di distanza collegata.
4. 4) Si rivendica nel “Comunicatore a Luce Laser” V impossibilità di poter intercettare da parte dei tradizionali radiogoniometri la sorgente d’emissione del segnale, poiché al di là della superficie di trasmissione del fascio Laser;/ (pochi millimetri quadrati) è impossibile rilevare il segnale.
5. 5) Si rivendica inoltre la non possibilità delle radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio profondo ( vento solare) di disturbare le comunicazioni a Luce Laser.
6. 6) Si rivendica la possibilità di procedere ad unità di trasmissione modulari che in fase tra di loro percorrono distanze proporzionali al numero di unità in funzione.
7. 7) Si rivendica nelle reti cellulari di operare sempre con la stessa lunghezza d’onda (670-680 nanometri), rilanciando il segnale senza slittamenti di frequenza come avviene nelle attuali reti cellulari con trasmettitori a microonda.