- Docente: Alessandra Costanzo
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-INF/02
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Cesena
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Corso:
Laurea Magistrale in
Ingegneria elettronica e telecomunicazioni per l'energia (cod. 8770)
Valido anche per Laurea Magistrale in Ingegneria elettronica e telecomunicazioni per l'energia (cod. 8770)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente conosce gli strumenti necessari per l'analisi ed il progetto dei circuiti e dei sottosistemi che costituiscono i front-end a RF e a microonde. Conosce, inoltre, le non linearità che stanno alla base del loro funzionamento e gli strumenti CAD che permettono di caratterizzarle accuratamente. Infine, lo studente possiede conoscenza dei metodi per realizzare l'autonomia energetica dei front-end mediante sfruttamento delle onde radio ricevute e i relativi vantaggi ambientali dovuti all’ assenza delle batterie. Lo studente inoltre conosce le applicazioni nel campo dell'identificazione a RF ed a microonde (RFID) e nel campo delle reti di sensori per il controllo ambientale.
Contenuti
Blocchi funzionali dei sistemi wireless a radiofrequenza (RF) e le principali non-linearità che stanno alla base del loro funzionamento, e strumenti per poterli analizzare e progettare.
Metodi analitici per caratterizzare le principali non linearità in regime mono e multitonale: generazione di nuove frequenze, saturazione, conversione AM-PM, conversione di frequenza e distorsione non-lineare.
Modelli circuitali non-lineari dei dispositivi per la generazione di potenza (lato trasmettitore) e per la conversione RF-dc (lato ricevitore): MESFET e DIODI.
Metodo del bilanciamento armonico ed introduzione ai simulatori commerciali di circuiti non lineari a RF. Cenni sui simulatori elettromagnetici. Definizione delle principali funzioni di rete per la valutazione circuitale di un sistema a RF. In particolare viene considerata l’efficienza di un intero collegamento per Wireless Power Transfer (WPT) e vengono descritti dal punto di vista circuitale e sistemistico i diversi contributi. Analisi e progetto dei sottosistemi per WPT sia radiativi (far-field) che non (near-field).Tecniche near-field
Accoppiamento induttivo e capacitivo: progetto del link wireless e definizione dell’efficienza.
Modelli elettromagnetici dei coil e analisi delle prestazioni
Schemi e progetti del trasmettitore e del ricevitore.
Tecniche far-field
Raccolta di energia dall’ambiente e trasmissione di potenza intenzionale
Principali caratteristiche delle antenne da utilizzare
Possibili schemi di sistemi per la ricezione della potenza. Diverse topologie di rectenna (antenna rettificatrice).
La parte finale del corso è dedicata allo studio di:
- alcune applicazioni di sistemi di trasmissione near-field per dispositivi indossabili o impiantabili
- Rectenne a larga banda per Energy Harvesting dall’ambiente (far-field).
Testi/Bibliografia
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D. Pozar, Microwave engineering, 4th Edition, Wiley
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Slide delle lezioni
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Articoli selezionati tratti dalla letteratura specializzata
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"Wireless Power Transfer - Principles and Engineering Exploration", Ki Young Kim, InTech
Metodi didattici
Lezioni frontali
- Sono previste anche:
i) alcune attività di verifica delle conoscenze intermedie, ma non soggette a valutazioni,
ii) alcune ore di laboratorio software in cui gli studenti faranno pratica con la simulazione elettromagnetica/circuitale e costruiranno semplici modelli per caratterizzare una rectenna
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Progetto di gruppo di un circuito per la trasmissione dell'energia
Esame orale sulla parte teorica e sulla parte pratica (laboratorio)
Strumenti a supporto della didattica
Nello studio della parte teorica, verrà fatto continuo riferimento e presentati "dal vivo" sottosistemi a RF sviluppati nella attività di ricerca del gruppo di appartenenza (con particolare riferimento a sistemi per energy harvesting e WPT)
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Alessandra Costanzo