Il corso presenta il progetto di componenti e circuiti elettromagnetici in scenari applicativi moderni avanzati tra i quali le comunicazioni wireless, i componenti e dispositivi a microonde e a frequenze ottiche, i circuiti, le comunicazioni a microonde ed i sistemi radar, produzione/ trasferimento/immagazzinamento dell’energia in modalità wireless, con particolare riferimento agli aspetti innovativi legati all’impiego di materiali elettromagnetici artificiali e metamateriali.
scheda docente materiale didattico
PARTE 1 –PROPAGAZIONE GUIDATA E CIRCUITI DI ADATTAMENTO
Modellizzazione di strutture guidanti, Circuiti reali di adattamento delle strutture guidanti, Reti di adattamento a banda stretta e a banda larga, Trasformatore a larga banda con funzione di trasferimento binomiale e di Chebyshev.
PARTE 2 – RETI A MICROONDE: MODELLI E PROPRIETA’
Rappresentazioni matriciali delle reti a microonde e loro relazioni (Matrice ABCD, Matrice delle impedenze e delle ammettenze, Matrice di scattering e relazioni con le altre rappresentazioni matriciali), Matrice di Scattering [S] di una rete a N porte, Proprietà del componente osservando la matrice [S]: Reciprocità, Adattamento, Lossless. Rappresentazione a Grafo della matrice [S] per l'analisi dei componenti, Analisi della risposta in frequenza di componenti in una rete a microonde e progettazione delle reti compensatrici.
PARTE 3 – COMPONENTI A 3 PORTE
Analisi di una rete 3 porte generica, Analisi e progettazione di un circolatore a microonde, Analisi e progettazione di divisori di potenza (Divisore a giunzione, Divisore resistivo, Divisore di Wilkinson) in configurazione bilanciata e sbilanciata.
PARTE 4 – COMPONENTI A 4 PORTE
Analisi di una rete 4 porte generica, Proprietà e parametri di un accoppiatore direzionale, Analisi di accoppiatori direzionali simmetrici, antisimmetrici e ibridi in quadratura ed ad anello, Progettazione di accoppiatori direzionali
PARTE 5 –PROGETTAZIONE DI RETI E COMPONENTI AVANZATI
Introduzione alla progettazione di reti a microonde ed onde millimetriche reali. Introduzione all’uso di software CAD elettromagnetici per l’analisi e progettazione dei circuiti a microonde. Introduzione ai componenti in metamateriale per applicazioni radar, satellitari e comunicazioni wireless.
1) “Microwave engineering”, autore David Pozar, editore Wiley
2) “Electromagnetic Waves and Antennas”, autore S.J. Orfanidis (free book online)
3) “Microwave solid state circuit design”, autori: I Bahl e P. Bhartia, editore: Wiley
4) “Foundation of Microwave Engineering”, autore: Robert E. Collin, editore: Wiley
5) “The stripline circulator: Theory and practice” , autore: J. Helszajn, editore: Wiley
Programma
Il corso è composto da 5 unità didattiche articolate come segue:PARTE 1 –PROPAGAZIONE GUIDATA E CIRCUITI DI ADATTAMENTO
Modellizzazione di strutture guidanti, Circuiti reali di adattamento delle strutture guidanti, Reti di adattamento a banda stretta e a banda larga, Trasformatore a larga banda con funzione di trasferimento binomiale e di Chebyshev.
PARTE 2 – RETI A MICROONDE: MODELLI E PROPRIETA’
Rappresentazioni matriciali delle reti a microonde e loro relazioni (Matrice ABCD, Matrice delle impedenze e delle ammettenze, Matrice di scattering e relazioni con le altre rappresentazioni matriciali), Matrice di Scattering [S] di una rete a N porte, Proprietà del componente osservando la matrice [S]: Reciprocità, Adattamento, Lossless. Rappresentazione a Grafo della matrice [S] per l'analisi dei componenti, Analisi della risposta in frequenza di componenti in una rete a microonde e progettazione delle reti compensatrici.
PARTE 3 – COMPONENTI A 3 PORTE
Analisi di una rete 3 porte generica, Analisi e progettazione di un circolatore a microonde, Analisi e progettazione di divisori di potenza (Divisore a giunzione, Divisore resistivo, Divisore di Wilkinson) in configurazione bilanciata e sbilanciata.
PARTE 4 – COMPONENTI A 4 PORTE
Analisi di una rete 4 porte generica, Proprietà e parametri di un accoppiatore direzionale, Analisi di accoppiatori direzionali simmetrici, antisimmetrici e ibridi in quadratura ed ad anello, Progettazione di accoppiatori direzionali
PARTE 5 –PROGETTAZIONE DI RETI E COMPONENTI AVANZATI
Introduzione alla progettazione di reti a microonde ed onde millimetriche reali. Introduzione all’uso di software CAD elettromagnetici per l’analisi e progettazione dei circuiti a microonde. Introduzione ai componenti in metamateriale per applicazioni radar, satellitari e comunicazioni wireless.
Testi Adottati
I testi di riferimento del corso sono:1) “Microwave engineering”, autore David Pozar, editore Wiley
2) “Electromagnetic Waves and Antennas”, autore S.J. Orfanidis (free book online)
3) “Microwave solid state circuit design”, autori: I Bahl e P. Bhartia, editore: Wiley
4) “Foundation of Microwave Engineering”, autore: Robert E. Collin, editore: Wiley
5) “The stripline circulator: Theory and practice” , autore: J. Helszajn, editore: Wiley
Modalità Erogazione
Il corso è erogato in modalità tradizionale con lezioni frontali, esercitazioni e simulazioni al PC. E' consigliato, ma non obbligatorio, avere un PC con il quale analizzare, progettare e simulare le reti a microonde e i componenti presentati durante il corso.Modalità Valutazione
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova scritta che consiste di due parti: PARTE 1: presentazione di un argomento del corso (da scegliere tra due argomenti selezionati dalla commissione esaminatrice) e costituisce 1/3 dell’intero esame. PARTE 2: progettazione di una rete a microonde al fine di soddisfare delle specifiche fornite nel testo (è possibile consultare i testi per le formule di progetto e gli appunti dello studente) e costituisce 2/3 dell’intero esame. La prova scritta è finalizzata a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità dello studente di applicarli in contesti reali.