INGEGNERIA DELLE MICROONDE

Saper analizzare componenti e circuiti a microonde mediante il formalismo delle linee di trasmissione e delle matrici di scattering. Acquisizione di strumenti per l'analisi, la progettazione e la caratterizzazione sperimentale in laboratorio di strutture guidanti, antenne e dispositivi a microonde.

L'insegnamento prevede lezioni frontali, esperienze di laboratorio sperimentale e svolgimento di esercizi mirati ad approfondire i contenuti delle lezioni.

Conoscenze di base della teoria campi elettromagnetici con particolare riferimento alla propagazione libera, propagazione guidata e all’irradiazione.

Non obbligatoria per le lezioni frontali. Non obbligatoria, ma consigliata, per le esperienze di laboratorio.

Complementi di propagazione guidata e mezzi trasmissivi

Richiami di propagazione guidata. Perdite nelle guide d’onda. Cavità risonanti. Microstriscia. Guide dielettrice. Fibre ottiche.

Mezzi anisotropi

Mezzi reciproci. Plasma magnetizzato. Propagazione nel plasma magnetizzato*. Rotazione di Faraday.

Antenne

Sorgenti equivalenti. Sorgenti immagini. Array lineari e array planari*. Antenne ad apertura. Antenna in microstriscia*.

Topics

Sorgenti Laser. Strutture periodiche e cristalli fotonici*. Antenne e sistemi MIMO per il 5G*. Scattering elettromagnetico*. Radar e sezione radar. Principi di bioelettomagnetismo e di radioprotezione per l'esposizione a campi non ionizzanti*.

Laboratorio

Circuiti a microonde. Matrice impedenza Z e matrice di scattering S. Grafi di flusso e regole di riduzione. Analizzatore di Reti Vettoriale (VNA). Calibrazione ad 1 porta e a 2 porte. Carta di Smith. Dispositivi a microonde a 1 porta, 2 porte, 3 porte e 4 porte. Caratterizzazione sperimentale di componenti e circuiti a microonde. Progettazione di antenne in microstriscia con CAD elettromagnetici*. Antenna Test Tange: misure di guadagno e di pattern di radiazione in camera anecoica*. Misure a banda larga e a banda stretta*.

TESI DI LAUREA: Gli argomenti segnati con asterisco (*) possono essere oggetto di approfondimento nell’ambito di tesi di laurea.

[1] Franceschetti, Campi Elettromagnetici (Bollati Boringhieri, II ed.)

[2] Bianchi e Sorrentino, Microwave and RF Engineering (Wiley)

[3] Collin, Foundations for Microwave Engineering (IEEE Press)

[4] Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas (http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/)

[5] Conciauro, Appunti delle lezioni di Complementi di Campi E.M. (http://microwave.unipv.it/pages/complementi_di_campi/guide_dielettriche.pdf)

[6] Collin, Antennas and Radiowave Propagation (Mc Graw Hill)

[7] Pozar, Microwave Engineering (Wiley)

[8] Conciauro, Introduzione alle onde elettromagnetiche (Mc Graw Hill)

[A] Ulaby and Ravaioli, Fundamentals of Applied Electromagnetics (Pearson Education, 7th Ed.)

[B] § 2 in PROTEZIONE DAI CAMPI ELETTROMAGNETICI NON IONIZZANTI (3a Ed.) IFAC-CNR (http://www.ifac.cnr.it/pcemni/libro1/)

[C] § 1 (parti salienti) in A. E. Siegman, LASERS (University Science Books)

Colloquio orale e prova pratica di laboratorio durante la quale il candidato dovrà anche presentare, d'intesa con il docente, tesine di argomenti approfonditi durate il corso e/o report delle esperienze di laboratorio. La valutazione finale sarà formulata in base a:

- la pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate;

- la qualità di esposizione dei contenuti;

- la capacità di collegamento con ta diversi argomenti del programma;

- la capacità di saper illustrare e riproporre in maniera autonoma le esperieze di laboratorio;

- la proprietà di linguaggio tecnico e la capacità espressiva complessiva dello studente;

- la capacità di ragionare su problemi ed esercizi inerenti gli argomenti svolti durante le lezioni e il laboratorio.

Lo studente dovrà rispondere complessivamente a due o tre quesiti (il numero dipenderà dal tempo di svolgimento richiesto dal particolare quesito) che coprono l'intero programma del corso. Il voto finale sarà la media delle valutazioni assegnate alle risposte ai singoli quesiti.

Le domande verteranno sugli argomenti di cui alla voce "contenuti del corso".