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 quali i filtri e gli amplificatori per piccoli segnali. 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) Appunti del docente disponibili su Teams
2) “Microwave engineering”, autore David Pozar, editore Wiley
3) “Electromagnetic Waves and Antennas”, autore S.J. Orfanidis (free book online)
4) “Microwave solid state circuit design”, autori: I Bahl e P. Bhartia, editore: Wiley
5) “Foundation of Microwave Engineering”, autore: Robert E. Collin, editore: Wiley
6) “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 quali i filtri e gli amplificatori per piccoli segnali. 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.
Prerequisiti
Per accedere al corso "Advanced Electromagnetic Components and Circuits" è richiesta una solida conoscenza dei principi di elettromagnetismo e delle tecniche di analisi dei circuiti. Gli studenti dovrebbero avere già superato esami di base in campi elettromagnetismo, oltre a possedere competenze in fisica generale e matematica, inclusa l'analisi di variabili complesse. Si consiglia una buona padronanza del calcolo differenziale e integrale applicato a funzioni di più variabili. È fondamentale, inoltre, una buona comprensione dei metodi numerici per la risoluzione di equazioni differenziali e integrali.Testi Adottati
I testi di riferimento del corso sono:1) Appunti del docente disponibili su Teams
2) “Microwave engineering”, autore David Pozar, editore Wiley
3) “Electromagnetic Waves and Antennas”, autore S.J. Orfanidis (free book online)
4) “Microwave solid state circuit design”, autori: I Bahl e P. Bhartia, editore: Wiley
5) “Foundation of Microwave Engineering”, autore: Robert E. Collin, editore: Wiley
6) “The stripline circulator: Theory and practice” , autore: J. Helszajn, editore: Wiley
Bibliografia Di Riferimento
-Modalità Frequenza
È consigliata la frequenza in classe del corso.Modalità Valutazione
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una presentazione scritta e orale dei contenuti del corso. La discussione orale è finalizzata a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità dello studente di applicarli in contesti reali.