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.

MODALITA' 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.