Insegnamento PROGETTO DI SISTEMI AVANZATI A MICROONDE E RADIOFREQUENZA
- Corso
- Ingegneria elettronica per l'internet-of-things
- Codice insegnamento
- 70A00099
- Curriculum
- Elettronica per l'aerospazio
- Docente
- Cristiano Tomassoni
- Docenti
-
- Cristiano Tomassoni
- Ore
- 48 ore - Cristiano Tomassoni
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2021
- Erogato
- 2022/23
- Attività
- Caratterizzante
- Ambito
- Ingegneria elettronica
- Settore
- ING-INF/02
- Tipo insegnamento
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Italiano
- Contenuti
- In questo corso vengono insegnati i metodi base per la progettazione di alcuni tra i più comuni componenti a microonde, quali adattatori, filtri ecc..
- Testi di riferimento
- R. Sorrentino, G. Bianchi, Ingegneria delle microonde e radiofrequenze, McGrawHill. K.Chang, RF and Microwave Wireless Systems, J.Wiley & Sons, 2000. R.Collin, “Foundations for Microwave Engineering”, McGraw-Hill, 1992. D.M Pozar, “Microwave and RF Design of Wireless Systems”, J.Wiley & Sons, 2001.
- Obiettivi formativi
- Lo scopo del corso è di fornire gli strumenti teorici e pratici per la progettazione di circuiti a microonde. L'obiettivo è quello di permettere allo studenti di fare un progetto di massima partendo dalla teoria per poi affinare il progetto grazie all'uso di software CAD.
- Prerequisiti
- Conoscenza dei circuiti a costanti concentrate. Conoscenza dei fondamenti di campi elettromagnetici.
- Metodi didattici
- Lezioni frontali teoriche. Esercizi per la progettazione di massima dei componenti.
Utilizzo di software CAD elettromangnetici. - Altre informazioni
- N/A
- Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame orale. Tesina con progetto di un componente a microonde e sua realizzazione tramite stampa 3D.
- Programma esteso
- Introduzione al corso. Richiami sulle linee di trasmissione a microonde e RF: guide coassiali, rettangolari e circolari. circuiti stampati. introduzione sugli adattatori di impedenza. Adattatore a lambda quarti. Variazione del coefficiente di riflessione con la frequenza negli adattatori a lambda quarti. Simulazione CAD di un adattatore a lambda quarti. Calcolo banda trasformatore a quarto d'onda. Esercizi su trasformatori a quarto d'onda. Teoria delle piccole riflessioni. Trasformatori multisezione. Trasformatore binomiale. Esercitazione Matlab: scrittura programma per il calcolo del trasformatore a lambda quarti in guida rettangolare. Approssimazione logaritmica del trasf. Binomiale. Esercizi sul trasformatore binomiale. Polinomi di Chebyshev. Trasformatore di Chebyshev.
Approssimazione logaritmica per il trasf. di Chebyshev. Esercizi su ltrasf. di Chebyshev. Uso delle tabelle per il progetto di trasf. di impedenza. Scrittura programma per il calcolo dei parametri di un Trasf. di impedenza per guide rettangolari. Definizioni generali: Power Loss ratio, Insertion Loss, Return Loss. Prototipo filtri passabasso. Risposte di Butterworth, Chebyshev e Cauer e loro confronto. Prototipi filtro passabasso a scala. Denormalizzazione dei filtri in frequenza e in impedenza diriferimento. Esempio di calcolo della risposta passabasso di chebyshev per un filtro prototipo a scaladi ordine 2. Esercizio con progetto HFSS di un adattatore di chebyshev di ordine 3 per una salto infrequenza in guida rettangolare dovuta ad un passaggio da una guida vuota ad una riempita condielettrico. Trasformazioni passa-basso passa-alto, passa-basso-passa-banda, passa-basso arresta-banda.Trasformazione periodica di Richards Richiami sulla matrice ABCD. identità di Kuroda. Trasformazioni filtri utilizzando l'identità di Kuroda.Richiami sulle microstriscie. Esercizio: progetto di un adattatore multisezione in microstriscia Realizzazione del passabasso a elementi
concentrati con componenti semiconcentrati: Equivalenzefra tratti brevi di linea ad alta impedenza con induttori serie. Equivalenza fra tratti brevi di linea adbassa impedenza con capacità in parallelo. Utilizzo di linee corte ad alta e bassa impedenza per larealizzazione di filtri passabasso. Introduzione all'invertitore di impedenza. Caratterizzazione degli invertitori di impededenza tramite matrice ABCD, matrice Z, matrice Y ematrice di scattering. Invertitori di ammettenza e loro relazione con quelli di impedenza. Realizzazione degli inverter tramite elementi concentrati, linee di trasmissione lambda/4 e reti miste. Trasformazioni da risonatori serie a parallelo (e viceversa) tramite l'uso di invertitori di impedenza/ammettenza. Circuito equivalente per filtri a cavità risonanti: trasformazione del fitro passabanda a risonatori serie e parallelo al filtro con invertitori di impedenza e soli risonatori serie risonanti tutti alla stessa frequenza. Equivalenza fra risonatori a linee di trasmissione e risontatori a costanti concentrate serie o paralleli. Definizione di Slope parameter. calcolo degli slope parameter per circuito a costanti concentrate serie e parallelo. Slope parameter per linea a lambda mezzi chiusa su cortocircuito e circuito aperto. Circuito equivalente di filtri composti da invertitori e linee a lambda mezzi. Esercizi sul progetto di filtri in guida d'onda e filtri in microstriscia. Nozioni base sul wireless power transfer. Circuiti equivalenti per sistemi di trasferimento potenza senza fili costituiti da induttori risonanti accoppiati. Relazione con circuito equivalente di filtri. Circuito equivalente di filtri ottenuti con induttori accoppiati. Nozioni base sulla matrice d'accoppiamento. Esercizio: Sintesi di un filtro 5 poli e calcolo dei parametri del circuito equivalente a linee di trasmissione a lambda mezzi e invertitori di impedenze. Scrittura di uno script matlab che implementa le formule. Dimensionamento delle iridi che implementano gli invertitori di impedenza tramite simulazione full-wave Esercizio per il calcolo dei parametri di un filtro con invertitori e linee di trasmissione dispersive. Simulazione con ADS del circuito equivalente calcolato. progetto di un filtro a microstriscia utilizzando HFSS. Costruzione di un filtro a microonde progettato dallo studente e realizzato tramite stampante 3 D