Obiettivi Formativi

OF1 - Fornire le conoscenze sulle prestazioni e l 'utilizzo dei dispositivi avanzati a microonde. OF2 - Fornire le conoscenze di base sui criteri di progettazione di HMIC lineari OF3 - Fornire le conoscenze di base sulle procedure di caratterizzazione a piccolo segnale di dispositivi e circuiti a microonde.

Learning Goals

Acquisition of knowledge on the performance and operation of advanced microwave devices. Acquisition of basic knowledge on design criteria for linear HMIC and small-signal characterization procedures of microwave devices and circuits.

Metodi didattici

Lezioni frontali con materiale didattico in formato elettronico preparato dal docente, consultazione di data sheet di componenti e strumenti, esercitazioni numeriche, pratica di analisi e progettazione con CAD Microwave Office NI-AWR

Teaching Methods

Front lessons with course material developed by the teacher, analysis of component and instrument data sheets, practice of circuit design and simulation with software Microwave Office by NI-AWR.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Elettronica I, Dispositivi Elettronici, Campi Elettromagnetici.

Prerequisites

Basic knowledge of Electronics I, Solid-state electronic devices, Electromagnetic Fields.

Verifiche dell'apprendimento

Prove in itinere scritte riguardanti la parte teorica degli argomenti. Esperienze di simulazione di modelli circuitali di dispositivi. Esperienze di progettazione assistita da calcolatore di amplificatori lineari a microonde.

Assessment

Written mid-term and final examination concerning the theory topics. Hands-on simulation of transistor circuit models. Hands-on computer-aided design of linear microwave amplifiers.

Programma del Corso

Propagazione guidata: Linee di trasmissione planari. Cavo coassiale e connettori per applicazioni a microonde. Utilizzo di AWR Microwave Office per il progetto e l’analisi di sistemi in microstriscia. Caratterizzazione lineare a microonde: Parametri di scattering. Analizzatore di reti vettoriale. Componenti attivi per microonde: Confronto Si vs. GaAs. Dispositivi in GaAs: MESFET, HEMT, HEMT pseudomorfici e metamorfici. Si BJT avanzati. FinFET. HBT III-V, Si-Ge. Materiali a grande band-gap: SiC, GaN. SiC MESFET, GaN HEMT. Modelli circuitali equivalenti lineari e non lineari. di MESFET ed HEMT. Tecniche di modellizzazione. Analisi di modelli circuitali con software AWR. Circuiti a microonde HMIC e MMIC: Circuiti integrati a microonde ibridi (HMIC) e monolitici (MMIC). Aspetti tecnologici e progettuali. Componenti passivi a parametri concentrati: induttori, condensatori e resistori. Implementazioni su microstriscia. Laminati e substrati per applicazioni a microonde. Metodi di bonding. Data sheet tecnologici. Cifra e parametri di rumore a microonde: Il rumore nei dispositivi a semiconduttore e la sua schematizzazione circuitale. Definizione di cifra e temperatura equivalente di rumore. Parametri di rumore e parametri di guadagno. Stadi rumorosi in cascata. Modelli di rumore per FET a microonde. Misura di cifra di rumore con fattore Y. Determinazione dei parametri di rumore. Analisi di modelli circuitali di rumore con software AWR. Cenni sui criteri di progettazione di amplificatori a microonde: Progetti di amplificatori a microonde: definizione di guadagno disponibile, di trasduzione e di potenza. Stabilità di un biporta. Adattamento simultaneo coniugato. Tecniche di adattamento con reti a parametri concentrati e distribuiti.

Course Syllabus

Guided Propagation: Planar transmission lines. Coaxial cable/connectors for microwave applications. Use of software AWR Microwave Office for design and analysis of microstrip systems. Linear Microwave Measurements: Scattering parameters. Vector network analyzer. Solid-state Active Components: Si vs. GaAs. GaAs devics: MESFET, HEMT, pseudomorphic and metamorphic HEMT. Advanced Si BJT. Si FinFET. Heterojunction bipolar transistor: II-V and Si-Ge. Large band-gap materials: SiC, GaN. SiC MESFET, GaN HEMT. Device applications. Equivalent linear circuit models of HEMTs. Modelization techniques. Analysis of circuit models by use of AWR software. Microwave circuits HMIC and MMIC: Hybrid and monolithic microwave circuits. Design and realization issues. Passive lumped components. Microwave implementation of distributed passive components. Laminates and substrates for microwave applications. Bonding techniques. Microwave noise performance: Solid-state device noise processes and its circuit representation. Noise figure and equivalent temperature. Noise and gain parameters. Noisy stage chain. Noise FET models. Noise figure measurement (Y-factor method). Source-pull noise figure measurement system. Noise parameter determination procedures. Noise circuit model analysis by use of AWR software. Design criteria for microwave amplifier. Two-port stability issues. Simultaneous conjugate matching. Matching techniques with lumped and distributed elements.