48
CAMPI ELETTROMAGNETICI
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Acquisizione di metodologie di analisi, progettazione e caratterizzazione di dispositivi e dei sistemi operanti alle frequenze delle microonde e ottiche.
Prerequisiti
Conoscenze di base della teoria dei campi elettromagnetici con particolare riferimento alla propagazione libera, propagazione guidata e alla radiazione.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Esercitazione al calcolatore
Verifica Apprendimento
L’esame consiste nella preparazione di una tesina, concordata con il Docente, relativa alla progettazione e analisi di un circuito a microonde o ottico, coerente con gli argomenti trattati durante il corso (ad esempio reti a microonde, tecniche di adattamento di impedenza, filtri a microonde o dispositivi passivi ad alta frequenza).
La prova orale comprende la discussione della tesina e un colloquio sugli argomenti del programma, con l’obiettivo di valutare la capacità dello studente di:
- comprendere e applicare i modelli teorici e circuitali dell’ingegneria delle microonde;
- analizzare e interpretare le prestazioni di reti e dispositivi ad alta frequenza;
- valutare criticamente le scelte progettuali adottate;
- comunicare le conoscenze acquisite utilizzando un linguaggio scientifico appropriato ed esporre in modo chiaro e rigoroso i contenuti teorici e applicativi del corso.
Di norma vengono poste due domande, ciascuna delle quali è valutata con un punteggio compreso tra 18 e 30. Il voto finale corrisponde alla media aritmetica dei punteggi ottenuti nelle diverse domande. È possibile che una delle risposte venga richiesta in forma scritta durante la prova orale, limitatamente alla discussione di aspetti teorici o progettuali.
Criteri di valutazione
30 – 30 e lode: Conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti del corso; eccellente proprietà di linguaggio scientifico; capacità interpretativa originale e approfondita; piena autonomia nell’applicazione delle conoscenze acquisite alla progettazione e all’analisi di circuiti a microonde e/o ottici.
26 – 29: Conoscenza completa e approfondita degli argomenti trattati; ottima proprietà di linguaggio scientifico; efficace capacità interpretativa; autonomia nell’applicazione delle conoscenze acquisite alla risoluzione di problemi progettuali e all’analisi delle prestazioni dei circuiti.
24 – 25: Buona conoscenza degli argomenti del corso; buona proprietà di linguaggio scientifico; corretta e sicura capacità interpretativa; capacità di applicare correttamente la maggior parte delle conoscenze acquisite in ambito progettuale e analitico.
21 – 23: Conoscenza adeguata degli argomenti, ma con limitata padronanza di alcuni contenuti; soddisfacente proprietà di linguaggio scientifico; corretta capacità interpretativa; capacità limitata di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.
18 – 20: Conoscenza di base degli argomenti principali del corso; comprensione elementare del linguaggio scientifico; sufficiente capacità interpretativa; capacità di applicare le nozioni basilari acquisite.
Insufficiente: Gravi lacune nella conoscenza e nella comprensione degli argomenti trattati durante il corso e incapacità di applicare le conoscenze di base acquisite.
Testi
Collin, Foundations for Microwave Engineering (IEEE PRESS).
Pozar, Microwave Engineering, Wiley, 2001.
Sorrentino R., Bianchi G., Ingegneria delle microonde e radiofrequenze, McGraw-Hill, 2005.
Contenuti
Il corso è finalizzato a fornire una preparazione teorica e applicativa avanzata nell’ambito dell’ingegneria delle microonde, con particolare riferimento all’analisi e alla progettazione di reti e dispositivi passivi ad alta frequenza. Il corso introduce i principali modelli circuitali e a parametri distribuiti, le tecniche di adattamento di impedenza, i dispositivi passivi a microonde e i metodi numerici per l’analisi elettromagnetica, con attenzione alle applicazioni moderne alle alte frequenze, incluse le onde millimetriche e i sistemi integrati.
Le principali attività didattiche riguardano:
- Reti a microonde e parametri di scattering (1,5 CFU): rappresentazioni matriciali di una rete a microonde; matrice Z, matrice ABCD e matrice S; proprietà della matrice S; dispositivi reciproci e senza perdite; relazione tra matrice S e matrice Z; spostamento dei piani di riferimento; esercizi applicativi.
- Adattamento di impedenza e carta di Smith (1,5 CFU): uso della carta di Smith ed esercizi; trasformatore a quarto d’onda e larghezza di banda; funzione di trasferimento di una cascata di N linee di trasmissione; teoria delle piccole riflessioni; trasformatori multisezione; adattatore multisezione binomiale; adattatori di impedenza a singolo, doppio e triplo stub.
- Risuonatori e dispositivi passivi a microonde (1 CFU): richiami sui risuonatori ed esercizi; dispositivi passivi a microonde; divisori di potenza; accoppiatori direzionali; circolatori.
- Filtri a microonde e strutture periodiche (1 CFU): richiami sulle strutture periodiche; teorema di Floquet; tecniche di progetto di filtri a microonde; esercizi applicativi.
- Metodi numerici per l’elettromagnetismo (0,5 CFU): introduzione ai principali metodi numerici per l’analisi elettromagnetica: Method of Moments (MoM), Finite Element Method (FEM), Finite Difference Method (FDM).
- Applicazioni dell’ingegneria delle microonde (0,5 CFU): dispositivi alle onde millimetriche e/o ottici; Substrate Integrated Waveguide (SIW); progetto di beam forming network; Wireless Power and Information Transfer.
RISULTATI ATTESI
Conoscenza e comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente conosce e comprende i modelli teorici e circuitali per l’analisi delle reti a microonde, le rappresentazioni a parametri di scattering, le tecniche di adattamento di impedenza e i principi di funzionamento dei principali dispositivi passivi a microonde, nonché i fondamenti dei metodi numerici per l’analisi elettromagnetica e le principali applicazioni dell’ingegneria delle microonde alle alte frequenze.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di analizzare e progettare reti e dispositivi passivi a microonde, di applicare tecniche di adattamento di impedenza e di sintesi di filtri, di utilizzare modelli a parametri distribuiti e strumenti di analisi numerica, e di valutare le prestazioni di dispositivi e sistemi operanti alle microonde e alle onde millimetriche.
Autonomia di giudizio: Per il superamento dell’esame lo studente deve essere in grado di valutare autonomamente le prestazioni di reti e dispositivi a microonde, di confrontare differenti soluzioni progettuali per l’adattamento, il filtraggio e la distribuzione della potenza, e di selezionare modelli e metodologie di analisi adeguati in funzione dei requisiti di progetto e delle applicazioni considerate.
Abilità comunicative: Il corso e l’esame aiutano lo studente a sviluppare la capacità di descrivere e discutere in modo chiaro e rigoroso le problematiche relative all’analisi e alla progettazione di dispositivi a microonde, utilizzando una terminologia tecnico-scientifica appropriata e presentando in maniera coerente i risultati di esercizi, analisi e attività progettuali.
Capacità di apprendimento: A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di aggiornare autonomamente le proprie conoscenze attraverso lo studio di testi specialistici e documentazione tecnica, anche in lingua inglese, e di applicare le metodologie acquisite a nuovi dispositivi, tecnologie e scenari applicativi nell’ambito dell’ingegneria delle microonde e delle alte frequenze.
Altre informazioni
Codice teams: ddet4bx