Gli esperimenti effettuati da Tamburini (http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1107/1107.2348.pdf) riguardano la possibilità di trasmettere più segnali elettromagnetici nella stessa banda di frequenza utilizzando come dominio di separazione il momento angolare orbitale (OAM), la cosiddetta vorticità. Questo può migliorare molto l’efficienza di uso dello spettro elettromagnetico che è sempre più “affollato” di canali: si pensi ai vincoli imposti dalla quarta generazione di telefonia mobile (LTE) sulla banda televisiva DTV.
Attualmente vi sono altri sistemi per poter trasmettere più segnali nella stessa banda, i più comuni sono:
– divisione di spazio: consiste nel separare due sistemi di trasmissione/ricezione in modo che non si disturbino tra di loro, ad esempio l’architettura a celle permette il riuso delle frequenze in celle non adiacenti, oppure la tecnica MIMO (Multiple Input Multiple Outputs) di molti sistemi di comunicazione che hanno più antenne in trasmissione e in ricezione per rendere la comunicazione più robusta rispetto al fading
– divisione di tempo: i sistemi sono sincronizzati in una trama temporale in cui ogni coppia Trasmettitore/ricevitore ha assegnato un certo intervallo di tempo, in questo modo funziona il GSM
– divisione di polarizzazione: l’utilizzo di due diverse antenne in polarizzazioni ortogonali viene utilizzato spesso nei sistemi via satellite
– divisione di codice: è tipico delle trasmissioni digitali, in questo caso ogni coppia trasmittente/ricevente utilizza un codice binario (una sequenza di 0 e 1 di una certa lunghezza) e trasmette questa sequenza per indicare 1, e la sequenza complementare (con gli 0 e gli 1 invertiti) per indicare 0. Sono utilizzate delle sequenze ortogonali, cioè tali che la correlazione di una sequenza con tutte le altre disponibili dia un risultato nullo, e solo se correlata con se stessa un risultato positivo, in questo modo le diverse trasmissioni non si disturbano tra di loro. Questa è la tecnologia utilizzata dalla terza generazione dei telefonini (UMTS).
La televisione digitale sfrutta una tecnica di multiplazione di più canali televisivi in un canale da 8 MHz (il vecchio canale analogico) attraverso la OFDM e la divisione di tempo. Di solito in un canale da 8 MHz vengono trasmessi da 4 a 6 canali digitali standard con servizi aggiuntivi come il doppio audio e le informazioni di programmazione, oppure un canale ad alta definizione. (link DVB-T)
L’utilizzo della vorticità permetterebbe in teoria di trasmettere infiniti segnali nella stessa banda perché il momento angolare orbitale L può assumere infiniti valori ortogonali tra loro
individuati dal numero quantico
L’esperimento effettuato a Venezia nel 2011 ha provato il funzionamento di questo sistema per due fasci, uno con l = 0, l’altro con l = 1.
Il fascio con vorticità non nulla presenta sul fronte d’onda un profilo di fase elicoidale, è come se l’onda elettromagnetica procedesse nella direzione di propagazione avvitandosi intorno ad un asse. Nella direzione esatta dell’asse esiste una singolarità e il campo è nullo. Per generare un fascio con vortice è stata utilizzata un’antenna parabolica il cui disco è stato deformato a elica, come nella figura (presa direttamente da Tamburini et al. vedi link sopra)
Per essere rivelato può essere utilizzata una coppia di antenne riceventi disposte simmetricamente alla singolarità. Se le antenne sono collegate in somma viene ricevuto il segnale con L = 0, perché le fasi a destra e a sinistra della singolarità sono uguali e si sommano, mentre il segnale con vorticità si annulla perché le fasi a destra e a sinistra della singolarità sono opposte. Collegando le due antenne in differenza avviene il viceversa, si annulla il campo senza vortice e viene ricevuto il campo con il vortice.
L’applicabilità di questo metodo al sistema televisivo a cui si riferisce il lettore mi sembra impossibile, sia a causa della complessità del sistema ricevente, ma soprattutto perché il vortice è diretto in una sola direzione mentre il segnale televisivo deve raggiungere tutti gli utenti.
Questo metodo potrebbe trovare applicazione nei collegamenti punto-punto come ponti radio e link satellitari, anche se il numero di segnali sovrapponibili sarà certamente limitato, infatti la minima differenza di fase misurabile tra le antenne è legata al rapporto
Inoltre sono stati avanzati altri dubbi circa l’attenuazione del campo dovuta alla zona della singolarità a grandi distanze di trasmissione (si veda http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1302/1302.4121.pdf).