ITALIANO

L’uso delle onde elettromagnetiche alle frequenze delle microonde è indispensabile in molti dei moderni sistemi elettronici, come nei sistemi radar, nei sistemi di comunicazione wireless, per citare qualche esempio. In particolare, la banda delle microonde è caratterizzata da lunghezze d’onda dell’ordine o inferiori ai metri. In questo contesto, poiché la lunghezza d’onda diviene comparabile o inferiore alle dimensioni dei circuiti elettronici e delle reti, gli aspetti propagativi che caratterizzano le grandezze fisiche coinvolte non possono più essere ignorati ma devono essere debitamente tenuti in conto abbandonando la visione tipica della teoria dei circuiti.

Il corso pertanto si prefigge di completare ed approfondire la conoscenza degli aspetti teorici ed applicativi dell’elettromagnetismo forniti nel corso di Campi Elettromangetici con riferimento ai circuiti a microonde. A tal fine, vengono presentati i metodi di analisi e di progetto dei circuiti a microonde (teorici, grafici e numerici) basati sulle matrici di impedenze, scattering e trasmissione. Indi vengono studiati con particolare attenzione le reti di adattamento, i divisori di potenza, gli accoppiassero direzioni e i filtri. Enfasi è posta sulla tecnologia a microstriscia e strip-line.

David M. Pozar , " Microwave Engineering", John Wiley & Sons Inc; 4 edizione

Robert E. Collin , " FOUNDATIONS FOR MICROWAVE ENGINEERING" Second edition Donald G. Dudley, Series Editor

Il corso si propone di raggiungere il seguente obiettivo formativo:
Lo studente deve essere in grado di analizzare i circuiti a microonde e valutarne le funzionalità identificando quali parametri e quali approssimazioni siano utili.
Lo studente deve essere in grado di progettare semplici circuiti a microonde in accordo ad assegnate specifiche e funzionalità.

Campi elettromagnetici, Fisica 2 e Analisi 2

Lezioni frontali
Esercitazioni numeriche

Esame orale
Presentazione progetto finale

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Richiami sulle linee di trasmissione nel dominio dei fasori.
Metodi grafici di analisi delle linee di trasmissione: la carta di Smith
Reti di adattamento:
Adattamento ad 1, 2 e 3 stub, adattamento a lambda/4, teoria delle piccole riflessioni, adattamento a larga banda mediante multi-trasformatore Binomiale e di Chebyshev, linee tapperete, criterio di Bode-Fano.
Analisi delle reti:
Matrice di impedenza, di ammettenza, di scattering, di scattering generalizzata, di trasmissione, relazione tra loro e loro proprietà, equivalenti circuitali, metodo dei diagrammi di flusso.
Accenni alle guide d'onda: linee bifilari, cavo coassiale, guida metallica rettangolare, microstrisce, strip-lines, linee accoppiate in microstriscia.
Dispositivi a microonde:
Corto circuito mobile, carico adattato a larga banda.
Attenuatore calibrato, sfasatore, isolatore.
Circolatore, divisori di potenza, divisore di Wilkinson.
Accoppiatori direzionali, ibridi a 90 e 180 gradi.
Filtri: mediante linea caricata periodicamente, mediante il metodo delle impedenze immagini, mediante l'insertion loss.
Trasformazioni Richard e di Kuroda.

Italian

The use of electromagnetic waves at microwave frequencies is indispensable in many modern electronic systems, in radar systems, in wireless communication systems, to quote a few examples. In this context, since the wavelength becomes comparable or smaller than the dimensions of the electronic circuits and networks, the propagation aspects must be taken into account.

The course aims to complete and enlarge the knowledge of the theoretical and applicative aspects of electromagnetism acquired in the course of Electromagnetic Fields with reference to microwave circuits. To this end, methods of analysis and design of circuits based on the impedance, scattering and transmission matrixes are presented. In particular, the course focus on the matching networks, power dividers, couplers and filters. Emphasis is placed on microstrip and strip-line technologies.

David M. Pozar , " Microwave Engineering", John Wiley & Sons Inc; 4 edizione

Robert E. Collin , " FOUNDATIONS FOR MICROWAVE ENGINEERING" Second edition Donald G. Dudley, Series Editor

The course aims to achieve the following educational goals:
The student must be able to analyze microwave circuits and evaluate their functionalities by identifying which parameters and which approximations are useful.
The student must be able to design simple microwave circuits according to assigned specifications and functions.

Electromagnetic Fields
Physics 2
Mathematical Analysis 2

Classroom Lessons and numerical experiences

Oral Exam and
report on an assigned microwave circuit design

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Recalls on the transmission lines in the phasor domain.
Graphical methods of transmission line analysis: Smith's graph.
Matching networks:
Matching with 1, 2 and 3 stubs, matching by lambda / 4 transformer, theory of small reflections, broadband matching through multi-transformers Binomial and Chebyshev, tapered lines, Bode-Fano criterion.
Network analysis:
Impedance, admittance, scattering, generalized scattering and transmission matrixes, relation between them and their properties, circuit equivalents, flowchart method.
Waveguides: bifilar lines, coaxial cable, rectangular metal guide, microstrips, strip-lines, coupled lines in microstrip.
Microwave devices:
Short mobile circuit, broadband matched load.
Calibrated attenuator, phase shifter, insulator.
Circulator, power dividers, Wilkinson divider.
Directional couplers, 90 and 180 degree hybrids.
Filters: by periodically loaded lines, by means of the image impedance method, by means of the insertion loss method.
Richard and Kuroda transformations.