Circuiti a Microonde

Denominazione dell’insegnamento:  Circuiti a Microonde                      
Corso di Laurea o di Laurea Magistrale :  Ingegneria Elettronica e Informatica               
 SSD:  ING/INF-02                                                                     Numero C.F.U.:  6             
 Titolari:   Rocco Pierri             

 

Obiettivi del corso

 

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. Inizialmente viene affrontato lo studio delle più comuni guide d’onda in uso nell’ingegneria delle microonde. Successivamente viene presentata la teoria delle reti a parametri distribuiti e la rappresentazione in termini di matrice di impedenza e di scattering, anche mediante l’uso di semplici strumenti CAD. Inoltre si presentano alcuni  dei principali dispositivi passivi.

 

 

 

Programma del corso

 Formulazione integrale e differenziale delle equazioni di Maxwell. Condizioni al contorno. Unità di misura.
Vettore di Poynting: trasporto di potenza reale, teorema di Poynting (enunciato).
PROPAGAZIONE GUIDATA
Propagazione guidata: decomposizione di Marcuwitz- Schwinger. Il metodo della separazione delle variabili.
Modo TEM: equazioni per tensione e corrente. Campi trasversi: equazione di Laplace.
Cavo coassiale: L, C, Resistenza caratteristica, modo TEM. Propagazione TEM in presenza di piccole perdite. Approccio perturbativo: conduttori elettrici non perfetti. Linee di trasmissione con piccole perdite: parametri circuitali equivalenti.
Modi TE e TM.  Guida d’onda a sezione rettangolare.  
ANALISI DELLE RETI A MICROONDE
Circuiti a parametri distribuiti: tensione e corrente equivalenti. Impedenza per una giunzione ad una porta.
Giunzione a più porte: matrice di impedenze e sue proprietà . Matrice di scattering e sue proprietà .
RETI DI ADATTAMENTO
Carta di Smith. Adattamento ad 1 e 2 stub.
Adattamento a lambda/4: banda. Teoria delle piccole riflessioni. Trasformatore di impedenza multisezione. Adattamento binomiale e di Chebychev. Linee taperate.
RISONANZA
Definizione del concetto di risonanza, condizione di risonanza, fattore di merito, Cavità risonanti realizzate mediante linee di trasmissione, calcolo delle frequenze di risonanza.

Curricula scientifici dei docenti

Rocco Pierri ha operato per la SUN sin dal momento della sua fondazione nel 1991.
È professore ordinario di campi elettromagnetici dal 1993.
È stato coordinatore del dottorato di ricerca in Ingegneria Elettronica per circa vent’anni.
È direttore del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dal 2006. È vicepresidente del Consiglio dei Direttori di Dipartimento.
È stato membro del Senato Accademico allargato che ha preparò lo Statuto della SUN. Ha fatto parte della Commissione di Ateneo dell’Università di Napoli per vari anni, nel periodo in cui sono nati I Dipartimenti Universitari in Italia.
È stato relatore di numerose tesi di laurea e tutore di molti studenti di Dottorato. I suoi allievi hanno raggiunto brillanti risultati nelle aziende, nelle università e negli enti di ricerca.
È stato promotore e coordinatore di vari progetti di ricerca a livello nazionale, internazionale e con le aziende. È stato, ed è tuttora, il principale ricercatore su progetti di ricerca bilaterali con il JPL (Caltech, U.S.A), la Tec. Fin. Univ. (Helsinky), ‘ESTEC, UE (Regione Campania), CORISTA (Consorzio Università Industria) e di sub-project MURST ex 40% su “Electromagnetic Diagnostics and Inverse Problems”. Inoltre, è il principale ricercatore per “Research and development of new non-destructive methologies for non-destructive testing before and after the rehabilitation activities” nell’ambito del progetto di ricerca TEMPES, finanziato dal MIUR. Rocco Pierri è anche coordinatore scientifico dell’unità di ricerca U.O.4 “Tomographic Electromagnetic Diagnostics” per il Centro di Competenza AMRA (Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale), finanziato dalla Regione Campania. È referente per la SUN in ambito ICT e tecnologie abilitanti per le reti di eccellenza sui Sistemi Embedded e MASTRI e per il progetto campus SENGEMMA.
Ha svolto un ruolo cruciale per la nascita dell’istituto CNR-IRECE, attuale IREA.
Inoltre, è stato Visiting Scholar all’University of Illinois, Urbana Champaign, Harvard University, Northeastern University, Boston, MA, in Francia, al Supelec, Parigi e all’University of Leeds.
Ha tenuto numerosi seminari in molte università e centri di ricerca nazionali ed internazionali e ha organizzato e presieduto sessioni scientifiche su problemi inversi, lineari e non lineari, all’interno di convegni scientifici internazionali.
È autore/coautore di più di 300 articoli pubblicati, prevalentemente, su riviste scientifiche internazionali.
I suoi interessi scientifici includono: antenne, tecniche di campo-vicino, phase retrieval, scattering inverso, subsurface sensing, diagnostica elettromagnetica, tomografia a microonde.
Nel 1999 è stato insignito della Honorable Mention per l’ H.A. Wheeler Applications Prize Paper Award dalla IEEE Antennas and Propagation Society.

Competenze attese in ingresso e/o Propedeuticità

 Campi elettromagnetici, Fisica 2 e Analisi 2 

Risultati d’apprendimento attesi

Indicatore conoscenza e capacità di comprensione
Grazie al rigore metodologico proprio delle materie scientifiche lo studente matura competenze e capacita` di comprensione necessarie per gli studi successivi
Indicatore capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione
L’impostazione didattica prevede che la formazione teorica sia accompagnata da esempi applicativi che sollecitano la partecipazione attiva, l’attitudine propositiva, la capacita di elaborazione autonoma.
Indicatore autonomia di giudizio
Gli argomenti proposti consentono di sviluppare la capacita di elaborare modelli di circuiti utilizzati nelle telecomunicazioni e di valutare quali informazioni e quali approssimazioni sono utili per la loro analisi e progettazione
Indicatore abilità comunicative
L'impostazione del corso sviluppa nello studente la proprieta' di linguaggio, e lo abitua ad usare una terminologia non ambigua, propria delle materie scientifiche
Indicatore capacità di apprendere autonomamente
Gli esercizi proposti sviluppano la capacita  di identificare i punti importanti, e di documentarsi su di essi, prima di affrontare l'esercizio stesso.
 

Anno del corso di studio in cui è inserito

 terzo

Testi di riferimento

 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

Materiale didattico aggiuntivo

  Appunti dalle lezioni, tool numerici e dispense integrative sono resi disponibili a cura del docente:  ROCCO PIERRI.

Modalità di erogazione

Lezioni frontali/esercitazioni numeriche.

Sede

Via Michelangelo - Via Roma 29 Aversa.

Organizzazione della didattica

Modalità di frequenza

non obbligatoria

Metodi di valutazione

 Prova orale.

Dati statistici delle votazioni conseguite dagli studenti

Sono resi disponibili a cura del docente:_______________

Calendario delle attività didattiche

http://www.cdcinformazione.unina2.it/calendari

Eventuali attività di supporto alla didattica

Orari di ricevimento studenti

Sono resi disponibili a cura del docente:_______________

Calendario delle prove di esame

https://esse3.ceda.unina2.it/Home.do