GUIDING ELECTROMAGNETIC CIRCUITS & SYSTEMS

GUIDING ELECTROMAGNETIC CIRCUITS & SYSTEMS

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Codice
72391
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
5 cfu al 2° anno di 8732 INGEGNERIA ELETTRONICA (LM-29) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-INF/02
LINGUA
Italiano (Inglese a richiesta)
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA ELETTRONICA )
periodo
1° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:

OBIETTIVI E CONTENUTI

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.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento.

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

INIZIO LEZIONI

Come da calendario didattico.

ESAMI

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.