73118 - SISTEMI E CIRCUITI OTTICI E A RADIOFREQUENZA T-1

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede una solida conoscenza di carattere metodologico e applicativo sui circuiti a costanti distribuite per l’impiego ad alta frequenza nei sistemi di telecomunicazione. Conosce il circuito equivalente della propagazione TEM e quasi-TEM e i principi e le caratteristiche delle reti elettriche. Conosce la struttura e i componenti principali di un sistema in fibra ottica. È capace di progettare tramite software di simulazione sistemi in fibra ottica. È capace di misurare alcune grandezze caratteristiche di componenti ottici e di sistemi di telecomunicazione ottici di tipo “Radio over Fiber”.

Contenuti

Modulo 1: Fondamenti della Propagazione Guidata del Campo Elettromagnetico

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. Modi ibridi. Ortogonalità dei modi e loro eccitazione. Discontinuità del mezzo trasmissivo.

Applicazioni: linee di trasmissione, guide d'onda metalliche, guide dielettriche.

Velocità di fase, velocità di gruppo e velocità dell’energia. Condizioni di non distorsione e relativo comportamento dei modi guidati.

Guide reali. Perdite nei conduttori e perdite nei dielettrici.

Scambio di energia elettromagnetica fra due o più strutture guidanti. Definizione elettromagnetica di rete elettrica multiporta. Porte fisiche ed elettriche. Matrice di diffusione e sue proprietà. Interconnessione di reti multiporta. Matrici impedenza, ammettenza, catena e loro proprietà. Esempi di calcolo delle matrici circuitali.

Modulo 2: Sistemi e Circuiti Ottici

Funzioni svolte dai principali dispositivi e componenti ottici.

Aspetti ingegneristici e parametri fondamentali di progetto dei sistemi in fibra ottica.

Trasmissione in fibra ottica di segnali digitali e di segnali a radiofrequenza. Struttura di base delle reti Fiber To The Home (FTTH) e dei sistemi Radio Over Fiber (RoF).

Progetto al calcolatore di sistemi di trasmissione in fibra ottica.

Modulo 3: Sistemi e Circuiti a Radiofrequenza

Ipotesi di quasi-stazionarietà.

Circuiti a radiofrequenza e loro evoluzione: la tecnologia planare (circuiti in microstriscia).

Il modo quasi-TEM e sue ipotesi di validità.

Simulatori circuitali e simulatori elettromagnetici.

Metodi di analisi/progetto di circuiti a radiofrequenza in microstriscia: approccio circuitale, approccio elettromagnetico ed approccio combinato (circuitale/elettromagnetico).

Progetto al calcolatore di circuiti (es. filtri) a radiofrequenza: confronto tra approccio circuitale ed approccio elettromagnetico

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

G. Keiser, Optical Fiber Communications, Mc Graw Hill

Metodi didattici

Nelle lezioni frontali vengono illustrate in modo rigoroso le caratteristiche di fondo delle strutture guidanti e le metodologie di progetto dei componenti e sistemi che le utilizzano.

Le esercitazioni, svolte in aula con l’utilizzo della tradizionale lavagna, o in laboratorio, con l’utilizzo del calcolatore, sono dedicate allo sviluppo di esempi applicativi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una discussione orale su tutto il programma del Corso, orientata ad appurare la comprensione da parte dello studente degli argomenti trattati e delle metodologie introdotte.

La discussione potrà includere anche la modalità di risoluzione di problemi applicativi in forma scritta o al calcolatore.

Strumenti a supporto della didattica

Per molti degli argomenti trattati sono disponibili dispense prodotte dai docenti.

Per i rimanenti, vengono distribuiti schemi sintetici delle lezioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giovanni Tartarini

Consulta il sito web di Diego Masotti