013606 - PROPAGAZIONE GUIDATA

insegnamento

ID:

013606

Tipo Insegnamento:

Obbligatorio

Durata (ore):

64

CFU:

SSD:

CAMPI ELETTROMAGNETICI

Url:

Dettaglio Insegnamento:

INGEGNERIA ELETTRONICA PER L'ICT/Percorso Comune Anno: 1

Anno:

2024

Periodo di attività

Primo Semestre (19/09/2024 - 17/12/2024)

Obiettivi Formativi

Si tratta di un corso avanzato di propagazione elettromagnetica finalizzato a comprendere le problematiche ingegneristiche e le relative metodologie di soluzione alla base della propagazione in strutture guidanti sia a microonde che a frequenze ottiche.

Le principali conoscenze acquisite saranno:
- metodologie matematiche alla base della propagazione guidata con particolare riferimento al concetto di modo di propagazione;
- conoscenza delle principali geometrie di guide, risonatori, e altri componenti principali a microonde;
- elementi di base della propagazione in fibra ottica;
- dimensionamento di collegamenti punto-punto in fibra ottica.

Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
- saper progettare guide metalliche e strutture più complesse per la propagazione a microonde;
- saper analizzare misure effettuate su un banco a microonde;
- saper progettare sistemi anche multiutente in fibra ottica.

Prerequisiti

Conoscenze di base di analisi matematica e fisica (elettromagnetismo). Teoria di base della propagazione dei campi elettromagnetici basata sulle equazioni di Maxwell.

Metodi didattici

Lezioni teoriche in aula con svolgimento di esercizi ed esercitazioni di laboratorio (microonde e/o ottica)

Verifica Apprendimento

La prova d’esame si prefigge di verificare il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi.
L’esame consiste in una prova orale con (tipicamente) tre domande sui principali argomenti con possibile verifica della capacità di collegamento tra di essi. E’ possibile che una delle domande consista nello svolgimento di un breve esercizio.

Testi

Dispense a cura del docente.
G. Gerosa, P. Lampariello, "Lezioni di Campi", Ingegneria 2000, Roma
M. Sadiku, "Elements of Electromagnetics", 3rd edition, Oxford University Press
G. Conciauro, L. Perregrini, "Fondamenti di onde elettromagnetiche", Mc Graw-Hill Italia

Contenuti

Introduzione alla propagazione guidata. Motivazioni per guidare la propagazione. Connessioni con la teoria dei circuiti. Irraggiamento. Efficienza rispetto a radiocollegamenti. Metodologie di approccio alla propagazione guidata. Concetto di modo guidato. Guide metalliche per microonde e iperfrequenze. Soluzione dell'equazione di Helmholtz omogenea in coordinate cilindriche. Modi TE, TM e TEM. Linee di trasmissione equivalenti. Condizioni al contorno. Equazioni agli autovalori e metodologie di soluzione. Caratteristiche di dispersione e attenuazione dei modi guidati. Esempi: guide cave rettangolari e circolari, cavi coassiali. Effetto delle perdite. Microstrisce e loro caratteristiche: modi quasi-TEM. Risuonatori. Il circuito RLC serie come circuito risonante. Risuonatori cilindrici: calcolo delle frequenze di risonanza e profili di campo. Effetto delle perdite nei risuonatori. Fattore di qualità. Giunzioni passive a microonde.
Guide dielettriche e fibre ottiche: Guide a disomogeneità dielettrica. Approccio geometrico ed esatto per la guida a lastra piana. Diagramma di dispersione, profili modali, e frequenze di taglio. Caratteristiche delle fibre ottiche. Attenuazione e dispersione in fibra. Rivelazione dei segnali in presenza di rumore termico e granulare (shot). Sensibilità del ricevitore. Collegamenti in fibra: dimensionamento. Limitazioni derivanti dalle perdite e dalla dispersione.