35112 - SISTEMI A RF ENERGETICAMENTE AUTONOMI LM

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 disensori 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 e distorsione non-lineare.

Modelli circuitali non-lineari dei dispositivi attivi 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. 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 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).

Analisi di componenti passivi a RF/microonde come accoppiatori e divisori di potenza.

Tecniche near-field

Accoppiamento induttivo e capacitivo: progetto del link wireless e definizione dell’efficienza.

Schemi e progetti di trasmettitori e del ricevitori.

Tecniche far-field

Raccolta di energia dall’ambiente e trasmissione di potenza intenzionale

Principali caratteristiche delle antenne da utilizzate

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

• D. Pozar, Microwave engineering, 4th Edition, Wiley

Metodi didattici

Sono previste alcune ore di laboratorio software in cui gli studenti faranno pratica con la simulazione elettromagnetica e costruiranno semplici modelli per caratterizzare una rectenna.

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, [https://elearning-sicurezza.unibo.it/] in modalità e-learning.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova orale. A completamento della verifica della valutazione gli studenti hanno la possibilità di svolgere un progetto in gruppi, volto alla progettazione di una rectenna. Allo svolgimento del progetto saranno dedicate ore di laboratorio durante le quali gli studenti potranno confrontarsi con il docente e chiarire eventuali dubbi, da svolgersi in parallelo ad un impegno autonomo da parte degli studenti, qualora necessario.

Lo svolgimento dei progetti è consigliato per completare la conoscenza dei concetti trattai nel corso, ma non è obbligatorio. I progetti sono discussi a fine corso tramite presentazioni power point da parte degli studenti, durante le quali il docente potrà fare qualche domanda tecnica sulle procedure di svolgimento.

La consegna del progetto da parte di ogni gruppo dà accesso alla possibilità di ottenere il voto massimo (30 e Lode) mentre la mancata consegna comporta un massimo di valutazione raggiungibile pari a 27.

 

Durata e modalità di svolgimento della prova d’esame.

L’esame consiste in una prova orale composta da due domande che possono essere articolate tramite l’uso della lavagna o di un foglio. Le domande vertono sugli argomenti trattati nell’intero corso, come da programma. Non è ammesso l’uso di appunti, libri, dispense e strumenti di calcolo. Un’eventuale terza domanda per meglio definire la valutazione finale sarà a discrezione del docente.

 

Criteri di valutazione della prova d’esame:

-Conoscenza insufficiente degli argomenti trattati nel corso, capacità inadeguata di analisi critica, nonché utilizzo di un linguaggio scorretto o impreciso comporteranno una valutazione negativa. In caso di esito insufficiente, sarà necessario ripetere la prova orale mentre verrà mantenuto valido il progetto eventualmente consegnato.

-Preparazione che dimostra un limitato grado di approfondimento della comprensione degli argomenti trattati. Autonomia molto limitata nella risoluzione dei problemi proposti e delle domande di ragionamento. Le capacità di analisi risultano deboli e si manifestano principalmente con il supporto del docente. L’espressione è generalmente corretta, seppur semplice. → Voto indicativo: 18–19.

-Preparazione che dimostra un buon grado di approfondimento della comprensione degli argomenti trattati. Autonomia limitata nella risoluzione dei problemi proposti e delle domande di ragionamento. Le capacità di analisi risultano buone e si manifestano anche senza il supporto del docente. Utilizzo di un linguaggio generalmente corretto. → Voto indicativo: 20–24.

-Preparazione che dimostra un ottimo grado di approfondimento della comprensione degli argomenti trattati. Buona autonomia nella risoluzione dei problemi proposti e delle domande di ragionamento. Padronanza appropriata della terminologia tecnica specifica.

Voto indicativo: 25–27 (in assenza di svolgimento del progetto), → Voto indicativo: 25–29 (in presenza di svolgimento e consegna del progetto).

- Preparazione che dimostra un eccellente grado di approfondimento della comprensione degli argomenti trattati. Eccellente autonomia nella risoluzione dei problemi complessi e delle domande di ragionamento, nonché svolgimento e consegna del progetto di gruppo → Voto indicativo: 30–30L.

La partecipazione all’esame necessita di iscrizione su ALMAEsami

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Benassi