Docente/i: Paolo Arcioni  

Denominazione del corso: Microonde()
Codice del corso: 502858
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/02
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Elettronica
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di affrontare gli aspetti teorici ed applicativi coinvolti nell’ingegneria delle microonde. In particolare, alla fine del corso lo studente deve aver acquisito le conoscenze teoriche alla base dei circuiti in guida d’onda e della teoria delle giunzioni a microonde; deve comprendere il principio di funzionamento dei principali componenti passivi (attenuatori, sfasatori, accoppiatori direzionali, divisori di potenza, circolatori, isolatori, filtri, ecc.) impiegati nei circuiti in guida d'onda e in microstriscia; deve essere in grado di progettare semplici circuiti attivi (amplificatori, oscillatori), utilizzando i moderni mezzi di progettazione assistita dal calcolatore e discutendo in maniera critica i risultati.

Programma del corso

Il corso tocca inizialmente alcuni argomenti teorici riguardanti la propagazione nella guide d’onda metalliche, la teoria delle cavità risonanti e la teoria delle giunzioni passive a microonde. Successivamente si affrontano argomenti di tipo prevalentemente applicativo, con una panoramica sulla componentistica passiva a microonde ed un esame delle principali problematiche relative ai circuiti attivi e non-lineari. Più in particolare, il programma del corso si articola come segue:

Guide d'onda metalliche
Teoria generale e sviluppi modali. Guida rettangolare, guida circolare, cavo coassiale. Attenuazione nelle guide d'onda.

Cavità risonanti
Rappresentazione spettrale del campo elettromagnetico in una regione chiusa (autovettori irrotazionali e solenoidali). Cavità risonanti ideali. Cavità risonanti reali.

Teoria delle giunzioni a microonde
Fondamenti teorici della rappresentazione di giunzioni lineari mediante matrici di impedenza, ammettenza e diffusione. Condizioni di fisica realizzabilità di giunzioni passive o senza perdite. Circuiti equivalenti e rappresentazioni di Foster.

Componentistica a microonde
Studio del principio di funzionamento e dimensionamento di massima dei principali componenti passivi impiegati nei circuiti a microonde. Tecniche di progetto assistito dal calcolatore: metodi di CAD basati su circuiti equivalenti e metodi basati su analisi elettromagnetica.

Progetto di circuiti attivi e/o non lineari
Studio di amplificatori per piccoli segnali. Condizioni di stabilità dedotte a partire dai parametri di diffusione del modello linearizzato del componente attivo: cerchi di stabilità, parametro di Rollet. Amplificatori a banda larga: metodi di equalizzazione del guadagno. Amplificatori di potenza a stato solido: tecniche di analisi non lineare nel dominio del tempo; metodi di bilanciamento armonico; parametri caratteristici di amplificatori di potenza (potenza in condizione di saturazione, IP3, ecc.). Mixer semplici, mixer bilanciati e mixer a reiezione di immagine. Studio delle condizioni di innesco e di regime di un oscillatore a conduttanza/impedenza negativa. Esempi di oscillatori a stato solido. Cenni sul principio di funzionamento di tubi elettronici per microonde (Klystron, Magnetron, TWT).

Prerequisiti

Equazioni di Maxwell e leggi fondamentali dell’elettromagnetismo; rappresentazione dei campi in regime sinusoidale; onde piane; teoria delle linee di trasmissione.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 52
Esercitazioni (ore/anno in aula): 26
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

G. Conciauro. Introduzione alle Onde Elettromagnetiche. McGraw–Hill–Italia 1993.

Roberto Sorrentino, Giovanni Bianchi. Ingegneria delle microonde e radiofrequenze. McGraw– Hill, 2006.. .

Robert E. Collin. Foundation for Microwave Engineering. McGraw–Hill, 1994. Testo di consultazione. .

Materiale didattico fornito dal docente..

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e in una prova orale, da sostenersi nello stesso appello. E' ammesso alla prova orale solo chi abbia conseguito nella prova scritta almeno 15/30.