Obiettivi Formativi

Acquisizione di conoscenze e comprensione riguardanti la propagazione guidata, i componenti passivi mono- e multi- porta, gli amplificatori a microonde,  le procedure di caratterizzazione lineare a microonde. Sviluppo di capacità di utilizzo di tecniche per il CAD di componenti passivi mono- e multi- porta in tecnologia planare e di amplificatori lineari per applicazioni a microonde attraverso un corretto approccio procedurale e di interpretazione dei requisiti del problema, unitamente all'impiego di strumenti software di simulazione a livello circuitale. Sviluppo delle competenze necessarie per la valutazione delle prestazioni di componenti e circuiti a microonde. Sviluppo  di un adeguato grado di autonomia di giudizio nella scelta della tecnica progettuale, dell'individuazione dei componenti e della valutazione del livello di accuratezza e affidabilità della soluzione proposta. Sviluppo della capacità di comunicare efficacemente e con linguaggio tecnico adeguato per un'interazione proficua nell’ambito di un gruppo di lavoro. Sviluppo della capacità di aggiornamento sull’evoluzione scientifica e tecnologica nel settore dell’elettronica delle microonde, su approcci innovativi di progettazione e test di componenti e circuiti a microonde.

Metodi didattici

Lezioni frontali con materiale didattico in formato elettronico preparato dal docente finalizzate all’acquisizione delle conoscenze e alla comprensione di temi fondamentali nel campo dell’elettronica delle microonde. Esercitazioni in aula in con la guida del docente, basate (a) sulla consultazione di caratteristiche tecniche di componenti, circuiti e strumentazione, (b) sulla valutazione di casi pratici, (c) su analisi e progetto di componenti e circuiti con CAD Microwave Office Cadence-AWR, finalizzate allo sviluppo di autonomia di giudizio nella valutazione delle prestazioni di componenti e semplici sistemi a microonde, alla capacità di utilizzo di CAD specializzato per applicazioni a microonde e allo sviluppo della capacità di ampliare delle proprie conoscenze mediante l’approfondimento e l’aggiornamento autonomo su specifici argomenti nel campo dell’elettronica delle microonde.

Prerequisiti

Conoscenze di base di elettronica circuitale e di elettromagnetismo.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame finale consiste in una prova scritta basata su n. 10 quesiti (n.8 domande a risposta aperta e n.2 esercizi numerici di analisi o dimensionamento) e strutturata in modo da verificare la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato e la competenza nell’impiego del lessico specialistico. Non è prevista alcuna integrazione orale, pertanto l’esame si intende superato se si risponde in modo corretto e completo ad almeno n.6 quesiti (equivalenti al voto di 18/30). Non è ammessa la consultazione di materiale didattico o tecnico e il formulario viene fornito dal docente con il testo della prova. É consentito l’uso della calcolatrice. Il corso prevede anche lo svolgimento di due prove in itinere scritte a metà del semestre e al termine, della durata di 2 ore ciascuna e relative al contenuto di ciascuna metà del corso. La partecipazione non è obbligatoria, ma consigliata dal docente. In caso di mancato superamento della prima prova, o di mancata partecipazione, lo studente dovrà sostenere la prova scritta finale relativa all’intero programma del corso come da calendario degli esami reso pubblico. Anche la struttura delle prove in itinere prevede n. 10 quesiti (n.8 domande a risposta aperta e n.2 esercizi numerici di analisi o dimensionamento). Nelle prove in itinere è prevista una domanda aggiuntiva (bonus) per incentivare e premiare lo studio produttivo dei partecipanti durante lo svolgimento del corso. Il voto finale è costituito dalla media aritmetica dei voti delle due prove assegnati su base 30, eventualmente arrotondato per eccesso. Il periodo di validità dell'esito delle prove in itinere ovvero della prova finale è di una sessione di esami. Il docente mette a disposizione on-line e discute in aula testi di prove scritte erogati in appelli di esame precedenti.

Programma del Corso

PROPAGAZIONE WIRELESS: Telecomunicazioni satellitari. Costellazioni LEO. Satelliti geostazionari. Struttura generale di un satellite. Cubesat. PROPAGAZIONE GUIDATA: Linee di trasmissione ideali. Fondamenti della carta di Smith. Linee di trasmissione per microonde: parametri e prestazioni. Linee planari: linea a microstriscia, linea coplanare. Substrati e laminati. Tecniche di adattamento d’impedenza con linee a microstriscia. Cavo coassiale: struttura, caratteristiche della propagazione TEM, prestazioni tipiche di cavi per microonde. Guide d'onda rettangolare e circolare: fondamenti dell’analisi modale, studio delle prestazioni. Componenti passivi multi-porta: divisori e combinatori di potenza, accoppiatori direzionali. TRAINING PER IL CAD A MICROONDE: Training all'utilizzo del software Cadence-AWR Microwave Office per il progetto e l’analisi di componenti e circuiti in tecnologia planare e ibrida con simulatore circuitale e simulatore elettromagnetico 3D AXIEM. Caratterizzazione lineare a microonde: Parametri di scattering: definizione, utilizzo, interpretazione grafica. Strumentazione per le misure lineari a microonde: analizzatore vettoriale di reti, analizzatore di spettro, misuratore di potenza, analizzatore di cifra di rumore. Progettazione di filtri a microonde: progetto di filtri a microonde con il metodo dell’insertion loss. CARATTERIZZAZIONE DI RUMORE A MICROONDE: Cifra di rumore e parametri di rumore di componenti e sistemi a microonde. Progettazione di amplificatori lineari: Definizione dei guadagni. Ipotesi ed effetti dell’unilateralità di un biporta. Stabilità di un biporta: definizione e verifica. Adattamento simultaneo coniugato. Reti di bias per FET in circuiti a microonde. Analisi e progetto di un amplificatore a basso rumore con specifiche commerciali.