28857 - CIRCUITI A MICROONDE PER LE TELECOMUNICAZIONI T-A

Conoscenze e abilità da conseguire

Acquisizione di una solida conoscenza di carattere metodologico e applicativo sui circuiti a costanti distribuite per l'impegno ad alta frequenza nei sistemi di telecomunicazione. Introduzione al circuito equivalente della propaganda TEM e quasi-TEM e alle reti elettriche. Conoscenza degli accoppiatori direzionali, dei filtri, dei risonatori.

Contenuti

Principi generali di propagazione guidata. Le strutture cilindriche come modello matematico dei mezzi trasmissivi. Concetto di modo e completezza degli insiemi di modi. Classificazione, grandezze caratteristiche e proprietà dei modi. Modi TEM, TE e TM. Ortogonalità dei modi ed eccitazione dei mezzi trasmissivi; discontinuità. Generalità sui modi ibridi. Modi quasi-TEM.

Applicazioni: linee di trasmissione, guide d'onda metalliche, cavo coassiale, strutture planari. Cenni sull'evoluzione della tecnologia dei circuiti a microonde.

Principali effetti dei conduttori imperfetti. Effetto pellicolare. Costante di attenuazione dovuta alle perdite nei conduttori: proprietà dei modi TEM e quasi-TEM.

Condizioni di non distorsione e relativo comportamento dei modi guidati.

Linee di trasmissione multifilari in dielettrico omogeneo e non omogeneo. Descrizione circuitale dei modi TEM e quasi-TEM. Calcolo dei parametri circuitali primari. Equazioni dei telegrafisti e circuito equivalente. Linee di trasmissione adattate e matrice impedenza caratteristica. Linee simmetriche a due conduttori più massa: modi pari e dispari. Scambio di potenza tra i conduttori del sistema.

Definizione elettromagnetica di rete elettrica multiporta. Porte fisiche ed elettriche. Matrice di diffusione e sue proprietà. Interconnessione di reti multiporta. Reti TEM, giustificazione rigorosa della teoria circuitale nell'ambito della teoria elettromagnetica e studio delle sue limitazioni. Matrici impedenza, ammettenza, catena e loro proprietà. Esempi di calcolo delle matrici circuitali.

Principali sottocircuiti lineari a microonde e loro impieghi. Filtri. Principi generali. Filtro prototipo. Trasformazioni di frequenza. Filtri passa-basso, passa-alto, passa-banda ed elimina-banda. Realizzazione di filtri a costanti distribuite: filtri a stub, end-coupled, parellel-coupled, a loop risonante, di diramazione. Circolatori. Divisore di potenza di Wilkinson. Accoppiatori direzionali ideali. Accoppiatori codirezionali e controdirezionali. Cenni sugli accoppiatori direzionali in guida d'onda. Accoppiatori direzionali integrati: accoppiatori interdigitati (Lange couplers), branch-line a banda stretta e larga. Usi degli accoppiatori direzionali. Risonatori. Generalità. Realizzazioni: risonatori in guida d'onda, planari, dielettrici. Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS).

Testi/Bibliografia

V. Rizzoli, A. Lipparini, Propagazione elettromagnetica guidata, Ed. Esculapio, Progetto Leonardo, Bologna.

R. E. Collin,Foundations for Microwave Engineering, 2, Ed. McGraw Hill, New York.

D. M. Pozar, Microwave Engineering, Ed. John Wiley & Sons, New York

Metodi didattici

Nelle lezioni vengono richiamati i principi della propagazione guidata e trattati in modo rigoroso i concetti e le proprietà relativi ai principali mezzi trasmissivi impiegati nella tecnica e alle reti elettriche. Vengono inoltre introdotti i principi di funzionamento e le metodologie di simulazione dei principali sottocircuiti lineari a microonde. Le esercitazioni sono dedicate allo sviluppo di esempi applicativi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Colloquio finale su tutto il programma del Corso orientato ad appurare la comprensione da parte dello studente delle proprietà specifiche dei mezzi trasmissivi e dei sottocircuiti trattati e delle metodologie introdotte. Risoluzione di esercizi correlati a tali argomenti.

Strumenti a supporto della didattica

Per molti degli argomenti trattati sono disponibili un testo o dispense prodotte dal docente. Per i rimanenti, vengono distribuiti schemi sintetici delle lezioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Lipparini