58532 - MICROONDE L-A

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del Corso gli studenti dovranno aver acquisito la conoscenza delle problematiche fondamentali relative al progetto di circuiti integrati a radiofrequenza e a microonde. Dovranno inoltre conseguire la capacità di utilizzare un tipico programma per il CAD a microonde.

Contenuti

A. Generalità sulle microonde: Definizioni. Applicazioni delle microonde. Dalle guide d'onda ai circuiti integrati ibridi.

B. Adattamento: Richiami sulle linee di trasmissione. Carta di Smith. Adattamento in potenza e in uniformità. Adattatori a semplice e doppio stub. Adattatore a quarto d'onda. Adattatori a costanti concentrate.

C. Matrici circuitali: Matrice impedenza, ammettenza e catena. Matrice di diffusione e sue proprietà.

D. CAD per le microonde: analisi e progetto di circuiti. Ottimizzazione numerica. Algoritmi.

E. Linee per circuiti planari: Richiami di propagazione guidata. Descrizione circuitale del modo TEM. La stripline. Il modo quasi-TEM. La microstriscia. Dispersione nella microstriscia. Guida equivalente della microstriscia.

F. Filtri a microonde: Filtri ideali. Filtri prototipo. Trasformazioni di frequenza. Sintesi di filtri a costanti concentrate. Formule di progetto. Filtri a costanti distribuite: filtri passabasso a sezione variabile e filtri a stub. Invertitori di impedenza. Filtri con invertitori. Filtri end-coupled.

G. Amplificatori a basso rumore: Dispositivi per microonde. Principi di funzionamento del MESFET. Amplificatori per piccoli segnali: stabilità, guadagno, rumore. Progetto grafico.

H. Accoppiatori direzionali: accoppiatori ideali e reali. Definizioni, proprietà e applicazioni.

I. Introduzione ad alcuni aspetti avanzati del progetto di circuiti a microonde: I circuiti integrati monolitici. Discontinuità nei circuiti integrati a microonde. Topologie distribuite. Simulazione elettromagnetica. Circuiti a microonde non lineari. Metodo del bilanciamento armonico. Introduzione agli amplificatori di potenza.

Esercitazioni in laboratorio:

- Introduzione all' uso di un programma commerciale per CAD di circuiti a RF/microonde

- Sintesi al calcolatore dei principali tipi di adattatori.

- Sintesi al calcolatore di linee planari.

- Ottimizzazione numerica a larga banda di un adattatore.

- Sintesi e simulazione di filtri a costanti concentrate.

- Progetto di filtri a costanti distribuite. Ottimizzazione numerica.

- Simulazione per piccoli segnali di un MESFET per microonde.

- Progetto a banda stretta di un amplificatore a basso rumore. Ottimizzazione numerica a larga banda.

- Introduzione delle discontinuita' nei circuiti progettati e ottimizzazione.

Testi/Bibliografia

V. Rizzoli, A. Lipparini, Propagazione elettromagnetica guidata, Esculapio

Fred Gardiol, Introduction to Microwaves, Artech House

R.E. Collin, Foundations for Microwave Engineering, 2 ed. McGraw-Hill

Metodi didattici

Il corso si propone di fornire le conoscenze di base per lo studio e il progetto di circuiti integrati a microonde e a radiofrequenza per le telecomunicazioni. Nelle lezioni vengono illustrati i principi di funzionamento delle linee di trasmissione planari e dei dispositivi attivi prevalentemente utilizzati, e alcune fondamentali funzioni circuitali (adattamento, filtraggio, amplificazione). Gli argomenti teorici sono affiancati da esercitazioni in laboratorio basate sull'impiego di un tipico programma commerciale per il progetto di circuiti a microonde e a radiofrequenza.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova in laboratorio con esercizi analoghi a quelli svolti durante le esercitazioni, e una successiva prova orale.

Strumenti a supporto della didattica

Dispense del corso (Teoria ed esercitazioni). Programma commerciale per CAD a RF/microonde: Ansoft Designer SV (Student Version, disponibile per gli studenti nella stessa configurazione presente in laboratorio).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Neri