Insegnamento INGEGNERIA DELLE RADIOFREQUENZE

Nome del corso di laurea	Ingegneria informatica ed elettronica
Codice insegnamento	70001109
Curriculum	Ingegneria elettronica
Docente responsabile	Paolo Mezzanotte
Docenti	Paolo Mezzanotte
Ore	81 Ore - Paolo Mezzanotte
CFU	9
Regolamento	Coorte 2015
Erogato	Erogato nel 2017/18
Erogato altro regolamento
Attività	Caratterizzante
Ambito	Ingegneria elettronica
Settore	ING-INF/02
Anno	3
Periodo	Secondo Semestre
Tipo insegnamento
Tipo attività	Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento	ITALIANO
Contenuti	Introduzione. Elementi di propagazione guidata. Guide d'onda. Linee stampate. Analisi di reti a microonde. Componenti e dispositivi a RF.
Testi di riferimento	Trasparenze a cura del docente R.Collin, "Foundations for Microwave Engineering", McGraw-Hill, 1992. D.M Pozar, "Microwave Engineering", J.Wiley & Sons, 3rd Edition, 2004. R. Sorrentino, G. Bianchi, "Ingegneria delle microonde e radiofrequenze", McGraw-Hill, 2006.
Obiettivi formativi	L'insegnamento rappresenta in un certo senso un'estensione dell'insegnamento di "Campi Elettromagnetici" ed esamina gli elementi di base della propagazione elettromagnetica guidata ed i principi di funzionamento e di progetto dei principali dispositivi passivi per le alte frequenze. L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio di un sistema guidato (guida d'onda, cavo coassiale, microstriscia ...) di propagazione elettromagnetica, sia analizzando analiticamente il fenomeno della propagazione guidata, sia fornendo gli strumenti per un'analisi circuitale basata su modelli equivalenti, sia studiando nel dettaglio il principio di funzionamento dei principali dispositivi passivi a microonde. Le principali conoscenze acquisite saranno: teoria della propagazione elettromagnetica in strutture guidanti metalliche chiuse e in strutture planari teoria dei circuiti a microonde circuiti risonanti principio di funzionamento e proprietà dei principali dispositivi passivi a microonde Le principali abilità saranno: saper dimensionare strutture guidanti segnali EM per la realizzazione di sistemi di trasmissione analizzare il comportamento di un circuito a microonde mediante rappresentazione alle sue porte esterne progettare, anche mediante l'utilizzo di CAD elettromagnetici, semplici dispositivi a microonde come accoppiatori direzionali, divisori di potenza, giunzioni ibride, sfasatori
Prerequisiti	Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario aver sostenuto con successo l'esame di "Campi Elettromagnetici"; è inoltre consigliato, per seguire il corso con profitto, aver superato gli esami di "Analisi Matematica I" e Analisi Matematica II".
Metodi didattici	Il corso è organizzato nel seguente modo: lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del corso;
Modalità di verifica dell'apprendimento	La valutazione finale per questo insegnamento, si compone delle seguenti prove d'esame: prova finale o alternativamente tre prove in itinere. La prova finale consiste in un colloquio orale della durata media di circa 45 min, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico e pratico. In alternativa, lo studente può superare l'esame partecipando con successo a tre valutazioni in itinere. Le prove saranno distribuite lungo il periodo delle lezioni (una prova ogni mese circa, il calendario delle prove sarà noto all'inizio del ciclo delle lezioni) e ciascuna farà riferimento ai contenuti svolti nel periodo precedente in modo da coprire con le tre prove tutto il programma del corso. Le prove sono scritte e della durata di 2 ore. Ciascuna delle prove è suddivisa in tre sezioni, la prima con domande a risposta multipla, la seconda con domande a risposta aperta e la terza con un esercizio pratico articolato; la somma dei punteggi ottenibili nella singola prova è di 30/30. Per superare l'esame, lo studente deve aver partecipato a tutte e tre le prove conseguendo una votazione sufficiente (maggiore o uguale di 18/30) su ciascuna prova. La votazione finale si ottiene facendo la media aritmetica dei voti conseguiti nelle tre prove parziali. Le prove nel loro insieme, permettono di verificare sia la capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite, sia la capacità di apprendere ed elaborare soluzioni in autonomia di giudizio
Programma esteso	Introduzione Spettro delle frequenze. Applicazione dei circuiti a microonde e onde millimetriche. Elementi di propagazione guidata. Potenziali vettore. Scomposizione nelle componenti longitudinale e trasversale. Modi TE, modi TM. Modo TEM. Guide d'onda. Guida d'onda rettangolare: modi TE, modi TM, impedenza d'onda, potenza, attenuazione, il modo fondamentale TE10, velocità di fase, velocità di gruppo. Eccitazione di una guida d'onda rettangolare. Cavo Coassiale: modo TEM e modi di ordine superiore; andamento dei campi, Costante di propagazione, impedenza. Guida d'onda circolare. Linee stampate. Microstriscia: analisi statica e dinamica, costante dielettrica efficace, impedenza caratteristica, modello a guida planare. Guida coplanare, strip-line. Analisi di reti a microonde. Tensioni e correnti equivalenti. Rappresentazione di un circuito a microonde tramite una rete N-porte: matrice delle impedenze a vuoto, matrice delle ammettenze di corto circuito, matrice di scattering, matrice di trasmissione e relative proprietà. Calcolo delle matrici di circuiti elementari, di reti a T e a P, di tronchi di linea. Spostamento dei piani di riferimento. Componenti e dispositivi a RF passivi. Risonatori: Circuiti risonanti a costanti concentrate serie/parallelo, circuiti risonanti a linee di trasmissione, cavità risonanti rettangolari, cilindriche, coassiali. Terminazione adattata. Attenuatore a lamina. Attenuatore di precisione. Sfasatore di precisione. Isolatore. Componenti 3-porte: Divisore/Combinatore di potenza, Divisore resistivo, Divisore di Wilkinson, Circolatore. Accoppiatori direzionali: parametri caratteristici e matrice di scattering. Accoppiatore a due fori. Rat-race. Magic-T. Branch-Line. Applicazioni delle giunzioni ibride.