OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si propone di fornire competenze sui fenomeni di propagazione elettromagnetica guidata. L'insegnamento si sviluppa fornendo i concetti che consentono di analizzare circuiti e sistemi operanti a radiofrequenze e microonde.

Modalità didattiche

Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione e organizzazione del corso

Onde elettromagnetiche guidate

• Equazioni di Maxwell in strutture cilindriche.
• Comportamento del campo elettromagnetico in direzione longitudinale e sul piano trasversale.
• Condizioni al contorno di Dirichlet e di Neumann.
• Classificazione e calcolo dei modi.
• Effetti delle perdite: metodo perturbativo, perdite nei conduttori e nei dielettrici.
• Proprietà delle onde: velocità di fase e di gruppo, lunghezza d’onda e fenomeni di taglio.

Sistemi guidanti

• Guida d’onda a piatti piani paralleli, guida d’onda rettangolare e circolare, linea coassiale.
• Linee di trasmissione planari: linea a striscia e microstriscia, guida d’onda coplanare, linea a fessura, guida d’onda integrata nel substrato.

Reti a microonde

• Propagazione modale e linee di trasmissione equivalenti: forma generale delle equazioni dei telegrafisti.
• Rappresentazione del campo nelle strutture guidanti e trasferimento di potenza.
• Teoria delle linee di trasmissione e carta di Smith.

Componenti passivi a microonde

• Descrizione generale dei componenti, loro rappresentazioni e parametri di scattering.
• Componenti ad una porta: carichi, corti circuiti e circuiti aperti.
• Componenti a due porte: discontinuità e giunzioni, transizioni e adattatori, attenuatori, sfasatori, isolatori, giratori.
• Componenti a tre porte: giunzioni a T, divisori di potenza, circolatori.
• Componenti a quattro porte: accoppiatori direzionali, giunzioni ibride.
• Risonatori a microonde: fattore di qualità e cavità risonanti.

Esperienze di laboratorio

1. Calcolo dei campi e visualizzazione con MATLAB.
2. Guide d’onda rettangolari e loro classificazione.
3. Misure con guide d’onda e linee fessurate.
4. Simulazione di componenti a microonde.
5. Caratterizzazione sperimentale di componenti a microonde.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso e presentazioni delle esercitazioni.

Testi di base:

• R. E. Collin, Foundations for Microwave Engineering, New York: IEEE Press/John Wiley & Sons, 2001.
• D. M. Pozar, Microwave Engineering. New York: John Wiley & Sons, 2011
• R. Sorrentino, G. Bianchi, Microwave and RF Engineering. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2010.

Testi per l’approfondimento:

• R. Garg, I. Bahl, and M. Bozzi, Microstrip Lines and Slotlines, 3rd edition. Norwood, MA: Artech House, 2013.
• G. Pelosi, R. Coccioli, and S. Selleri, Quick Finite Elements for Electromagnetic Waves, 2nd edition. Norwood, MA: Artech House, 2009.
• N. K. Nikolova, Introduction to Microwave Imaging. Cambridge: Cambridge University Press, 2017.

Modalità didattiche

Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

INIZIO LEZIONI

Come da calendario didattico.

Modalità d'esame

Durante l'esame orale vengono poste almeno tre domande, di cui una a scelta dello studente, una di tipo teorico e una di tipo pratico (molto spesso un esercizio).

Modalità di accertamento

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di conoscere i concetti fondamentali della propagazione elettromagnetica guidata, i principi di funzionamento dei sistemi guidanti standard e dei più semplici componenti passivi a microonde.