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
La prima parte del corso è dedicata al richiamo delle equazioni di Maxwell e al loro ruolo nella descrizione della propagazione elettromagnetica guidata. Viene introdotto il collegamento tra formulazione elettromagnetica e modello circuitale dei dispositivi ad alta frequenza.
2. Linee di trasmissione TEM e modello distribuito
La seconda unità affronta la teoria delle linee di trasmissione, con particolare riferimento alle linee TEM, alla decomposizione longitudinale-trasversa dei campi, alle principali tipologie pratiche di linee e al modello circuitale distribuito.
3. Linee terminate, riflessione e trasferimento di potenza
La terza parte riguarda l’analisi delle linee di trasmissione terminate, il coefficiente di riflessione, l’impedenza d’onda, le onde stazionarie, la trasformazione di impedenza lungo la linea e il trasferimento di potenza tra generatore e carico.
4. Adattamento di impedenza e reti a microonde
La quarta unità è dedicata alle tecniche fondamentali di adattamento di impedenza e alla rappresentazione matriciale delle reti a microonde, con particolare attenzione ai parametri di scattering e alla loro interpretazione fisica.
5. Componenti multiporta e dispositivi a microonde
La quinta parte introduce l’analisi dei dispositivi a tre e quattro porte e tratta i principali componenti dei circuiti a microonde: divisori di potenza Wilkinson, accoppiatori ibridi, filtri, circolatori e amplificatori a piccolo segnale.
6. Esercitazioni progettuali e simulazione
L’ultima parte del corso comprende esercitazioni guidate di analisi e progetto, anche mediante strumenti di simulazione circuitale ed elettromagnetica, quali AWR Microwave Office e CST Microwave Studio, applicati a reti di adattamento, divisori, accoppiatori e filtri a microonde.
Programma
1. Fondamenti elettromagnetici e propagazione guidataLa prima parte del corso è dedicata al richiamo delle equazioni di Maxwell e al loro ruolo nella descrizione della propagazione elettromagnetica guidata. Viene introdotto il collegamento tra formulazione elettromagnetica e modello circuitale dei dispositivi ad alta frequenza.
2. Linee di trasmissione TEM e modello distribuito
La seconda unità affronta la teoria delle linee di trasmissione, con particolare riferimento alle linee TEM, alla decomposizione longitudinale-trasversa dei campi, alle principali tipologie pratiche di linee e al modello circuitale distribuito.
3. Linee terminate, riflessione e trasferimento di potenza
La terza parte riguarda l’analisi delle linee di trasmissione terminate, il coefficiente di riflessione, l’impedenza d’onda, le onde stazionarie, la trasformazione di impedenza lungo la linea e il trasferimento di potenza tra generatore e carico.
4. Adattamento di impedenza e reti a microonde
La quarta unità è dedicata alle tecniche fondamentali di adattamento di impedenza e alla rappresentazione matriciale delle reti a microonde, con particolare attenzione ai parametri di scattering e alla loro interpretazione fisica.
5. Componenti multiporta e dispositivi a microonde
La quinta parte introduce l’analisi dei dispositivi a tre e quattro porte e tratta i principali componenti dei circuiti a microonde: divisori di potenza Wilkinson, accoppiatori ibridi, filtri, circolatori e amplificatori a piccolo segnale.
6. Esercitazioni progettuali e simulazione
L’ultima parte del corso comprende esercitazioni guidate di analisi e progetto, anche mediante strumenti di simulazione circuitale ed elettromagnetica, quali AWR Microwave Office e CST Microwave Studio, applicati a reti di adattamento, divisori, accoppiatori e filtri a microonde.
Testi Adottati
I testi e i materiali didattici saranno forniti dal docente oppure indicati, durante lo svolgimento del corso, tra risorse disponibili in open access. Il materiale comprenderà dispense, appunti delle lezioni, esercizi, documentazione tecnica e riferimenti utili per l’approfondimento degli argomenti trattati.Modalità Frequenza
La frequenza non è obbligatoria. La partecipazione alle lezioni è tuttavia consigliata, poiché consente allo studente di seguire con continuità lo sviluppo degli argomenti teorici, lo svolgimento degli esercizi numerici e gli eventuali esempi applicativi discussi durante il corso.Modalità Valutazione
La verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta, finalizzata ad accertare sia la comprensione dei concetti teorici fondamentali sia la capacità di applicarli a semplici problemi di analisi e progetto di circuiti a microonde. La prova comprende una domanda di teoria e un esercizio numerico. È prevista una eventuale prova orale, a discrezione del docente, volta ad approfondire la valutazione della preparazione dello studente.