Space and astronautical engineering - Ingegneria spaziale e astronautica

Tipologia

Attività formative affini o integrative

SSD

ING-INF/02

Anno

N/D

Semestre

N/D

CFU

3

Distribuzione delle ore

21 classroom hours, 9 training hours

Docenti

DAVIDE COMITE

Tipologia

Attività formative affini o integrative

SSD

ING-INF/01

Anno

N/D

Semestre

N/D

CFU

3

Distribuzione delle ore

21 classroom hours, 9 training hours

Docenti

ANTONIO D'ALESSANDRO

GENERALI
L’obiettivo del modulo è quello di fornire una conoscenza solida e coordinata dei fenomeni, dei materiali, dei dispositivi e delle tecniche optoelettroniche e a microonde per sistemi spaziali di telerilevamento e osservazione della terra. Lo studente acquisirà padronanza dei criteri di progetto e di valutazione delle prestazioni dei principali sistemi di sensori ottici e alle microonde, sistema radiante incluso.
SPECIFICI
• Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscere i fenomeni, i materiali a semiconduttore e dielettrici, i dispositivi e le tecniche optoelettroniche e a microonde per la trasmissione dell’informazione inclusi alcuni tipi di antenne per applicazioni spaziali, array di antenne, il radiometro e radar polarimetrico (elementi di Riflettometria GNSS inclusa), sistemi lidar e sensori in fibra ottica.
• Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente acquisirà attraverso il corso, padronanza dei criteri di progetto in base alle specifiche relative ai contesti applicativi spaziali.
• Autonomia di giudizio: capacità di progettazione e valutazione delle prestazioni dei principali componenti per le applicazioni sensoristiche.
• Abilità comunicative: capacità di comunicare in forma scritta attraverso relazioni e in forma orale durante discussioni tecniche in aula e all’esame sui contenuti della disciplina.
• Capacità di apprendimento: capacità di apprendere attraverso l’uso di materiali di diverso tipo: dispense, materiale tecnico scientifico disponibile in rete e attraverso le esperienze di laboratorio.

OBIETTIVI FORMATIVI DEL SOLO MODULO OPTICAL SENSORS
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GENERALI
L’obiettivo del modulo è quello di fornire una conoscenza solida e coordinata dei fenomeni, dei materiali, dei dispositivi e delle tecniche optoelettroniche per sistemi spaziali di telerilevamento e osservazione della terra. Lo studente acquisirà padronanza dei criteri di progetto e di valutazione delle prestazioni dei principali sistemi di sensori ottici.
SPECIFICI
• Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscere i fenomeni, i materiali a semiconduttore e dielettrici, i dispositivi e le tecniche optoelettroniche per la trasmissione dell’informazione, inclusi sistemi lidar e sensori in fibra ottica.

• Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente acquisirà attraverso il corso, padronanza dei criteri di progetto in base alle specifiche relative ai contesti applicativi spaziali.
• Autonomia di giudizio: capacità di progettazione e valutazione delle prestazioni dei principali componenti per la applicazioni sensoristiche.
• Abilità comunicative: capacità di comunicare in forma scritta attraverso relazioni e in forma orale durante discussioni tecniche in aula e all’esame sui contenuti della disciplina.
• Capacità di apprendimento: capacità di apprendere attraverso l’uso di materiali di diverso tipo: dispense, materiale tecnico scientifico disponibile in rete e attraverso le esperienze di laboratorio.

OBIETTIVI FORMATIVI DEL SOLO MODULO MICROWAVE SENSORS
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Conosce e comprendere principi di base della teoria delle microonde e del funzionamento dei sistemi di telerilevamento a microonde, sistema radiante incluso. Acquisire conoscenze e abilità per l'analisi delle prestazioni di alcuni tipi di antenne per applicazioni spaziali. Conoscere e comprendere il principio funzionamento di un array di antenne. Conoscere e comprendere il principio di funzionamento di due sensori per il telerilevamento a microonde: Radiometro e Radar Polarimetrico (elementi di Riflettometria GNSS inclusa).

Lo studente acquisirà attraverso il corso, padronanza dei criteri di progetto e di valutazione delle prestazioni dei sensori ottici e a microonde per le applicazioni spaziali in particolare per il telerilevamento e le osservazioni della terra con le corrispondenti specifiche di progetto, sia attraverso lezioni frontali che attraverso esperienze di laboratorio.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di eseguire il progetto di sensori e sistemi di sensori, sperimentare il principio di funzionamento, misurare le prestazioni e dimostrare la conformità alle specifiche di progetto.

Fondamenti di elettronica a semiconduttore e di elettromagnetismo.

Modulo: MICROWAVES SENSORS
N/D
Modulo: OPTICAL SENSORS
Introduzione alla strumentazione ottica (2 ore)
Proprietà ottiche dei semiconduttori. Sorgenti ottiche LED e LASERS per frequenze visibili, vicino, medio e lontano infrarosso. (4 ore)
Fotorivelatori a semiconduttore per frequenze visibili, vicino, medio e lontano infrarosso. (4 ore)
Rumore nei fotorivelatori – rapporto segnale rumore e progetto di ricevitori ottici. (4 ore)
Sensori di immagine CMOS and CCD. (4 ore)
Introduzione e caratteristiche di fibre ottiche. (3 ore)
Sensori a reticoli di Bragg su fibra ottica. (3 ore)
Sistemi LIDAR . (3 ore)
Esercitazioni in laboratorio. (3 ore)

Modulo: MICROWAVES SENSORS
N/D
Modulo: OPTICAL SENSORS
G. P. Agrawal, Lightwave Technology: Components and Devices, Wiley Interscience, 2004
• A. Yariv, Optical Electronics in Modern Communications, Oxford University Press, 1997
• J. Singh, Semiconductor Optoelectronics, McGraw‐Hill, 1995
• P. Bhattacharya, Semiconductor Optoelectronic Devices, Prentice Hall, 1994
• H. Nishihara, H. Masamitsu, S. Toshiaki, Optical Integrated Circuits, McGraw‐Hill, 1989
• Appunti di lezione e trasparenti PP proiettati a lezione
•  Materiale integrativo (lucidi/diapositive del corso, articoli) disponibile sul sito web
Classroom (richiesta registrazione)

Modulo: MICROWAVES SENSORS
N/D
Modulo: OPTICAL SENSORS
G. P. Agrawal, Lightwave Technology: Components and Devices, Wiley Interscience, 2004
• A. Yariv, Optical Electronics in Modern Communications, Oxford University Press, 1997
• J. Singh, Semiconductor Optoelectronics, McGraw‐Hill, 1995
• P. Bhattacharya, Semiconductor Optoelectronic Devices, Prentice Hall, 1994
• H. Nishihara, H. Masamitsu, S. Toshiaki, Optical Integrated Circuits, McGraw‐Hill, 1989
• Appunti di lezione e trasparenti PP proiettati a lezione
•  Materiale integrativo (lucidi/diapositive del corso, articoli) disponibile sul sito web

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche in classe, verifiche in classe di assegnazioni da svolgere a casa, esperienza di laboratorio (solo in presenza).

Fortemente consigliata per avere una comprensione diretta ed immediata degli argomenti.

Colloquio orale su due argomenti del corso.

Descrivere il principio di funzionamento di sensori ottici di immagine CMOS e architetture di sistema.
Descrivere le caratteristiche di un antenna per applicazioni spaziali.

Modulo: MICROWAVES SENSORS

• Maxwell equation


• Polarization of the EM field and Stokes Vector


• Introduction to Microwave Theory and Transmission Line Theory


• Fundamentals of Antennas


• Representation of a random scattered field


• Thermal Radiation and Plank law


• Radiometer System


• Polarimetric Radar

• Argomento 1. Introduzione alla strumentazione ottica.


• Argomento 2. Proprietà ottiche dei semiconduttori. 


• Argomento 3. Sorgenti ottiche LED e LASERS per frequenze visibili, vicino, medio e lontano infrarosso. 


• Argomento 4. Fotorivelatori a semiconduttore per frequenze visibili, vicino, medio e lontano infrarosso. 


• Argomento 5. Rumore nei fotorivelatori – rapporto segnale rumore e progetto di ricevitori ottici.


• Argomento 6. Sensori di immagine CMOS and CCD.  


• Argomento 7. Introduzione e caratteristiche di fibre ottiche.  


• Argomento 8. Sensori a reticoli di Bragg su fibra ottica.  


• Argomento 9. Sistemi LIDAR 


• Esercitazioni in laboratorio.