Space and astronautical engineering - Ingegneria spaziale e astronautica

Generalità sulla progettazione di circuiti a banda frazionale stretta. - Presentazione dello schema a blocchi di un transponder su satellite (articolo Multichip.pdf). - Adattamento in potenza all’interfaccia tra blocchi circuitali a microonde (Marietti Vol. II). - Definizione di guadagno di traduzione, di guadagno di potenza e disponibile di una rete 2-porte (Marietti Vol. II, Appunti del docente). - Definizione dei parametri di Scattering di una rete 2-porte (Appunti del docente). - Circuiti risonanti. Il fattore di merito di una risonanza (Marietti Vol. II). - Modelli a microonde di dispositivi passivi (Appunti del docente,). - Elaborazione differenziale e reiezione dei disturbi. La cella differenziale a BJT: derivazione della trans-caratteristica statica e del modello di piccolo segnale per il modo comune e per il modo differenziale (Sedra-Smith). Reti di adattamento - Requisiti di progetto di reti di adattamento senza perdite: frequenza centrale, banda passante, rapporto di trasformazione (Marietti Vol. II). - Adattamento tra carichi complessi (Appunti del docente). - Reti di adattamento antirisonanti a presa centrale sul ramo capacitivo e induttivo. Cenni all'uso del trasformatore accordato come rete di adattamento (Marietti Vol. II, Appunti del docente). - Generalità sulle linee di trasmissione. Impedenza di ingresso di una linea di trasmissione in funzione della lunghezza della linea, dell’impedenza caratteristica e del carico. Reti di adattamento a banda stretta realizzate con linea di trasmissione e stub (Appunti Pisa: http://mwl.diet.uniroma1.it/people/pisa/cirmic.html , Cap.2-3). - Linee a microstriscia. Reti di adattamento a microstriscia su MMIC (Appunti Pisa: http://mwl.diet.uniroma1.it/people/pisa/cirmic.html , Cap. 4). - Reti di adattamento a banda larga basate su trasformatori a linea di trasmissione in coassiale (Appunti del docente). Progetto dell’amplificatore a basso rumore (LNA) - Richiami sulla stabilità di amplificatori a banda frazionale larga. La stabilità di amplificatori a microonde: coefficiente di Linville e di Stern per dispositivi incondizionatamente stabili e potenzialmente instabili (Marietti Vol. II). - Il rumore nei dispositivi. Modello rumoroso di un BJT. Minimo segnale rivelabile. Fattore di rumore di una rete 2-porte. Fattore di rumore di una cascata di stadi (Marietti Vol. I). - Requisiti di progetto di un LNA: compromesso tra specifiche in termini di rumore, guadagno e stabilità (Marietti Vol. II). - Schema a blocchi di un amplificatore a RF e a microonde (Marietti Vol. II, Appunti del docente). Circuiti per la generazione di segnali sinusoidali. - Il criterio di Barkhausen (Marietti Vol. II, Appunti del docente). - Rete di Colpitts. Oscillatori basati su rete di Colpitts (Marietti Vol. II, Appunti del docente). - Definizione del coefficiente di stabilità in frequenza (Marietti Vol. II). - Quarzo e suo uso per la stabilizzazione della frequenza (Marietti Vol. II). - Oscillatori LC basati su celle differenziali in reazione positiva (Appunti del docente). - Il rumore di fase di un oscillatore (Marietti Vol. II). Il PLL come sintetizzatore di frequenza ad alta stabilità (Marietti Vol. II) Stadi di potenza - Valutazione delle non linearità di un amplificatore: definizione dei coefficienti di intermodulazione. Lo Spurious-free dynamic range (SFDR) di uno stadio di amplificazione (Appunti del docente). - Stadi di potenza: classi di funzionamento A, AB, B, C. Definizione del rendimento e sua valutazione per le diverse classi. Topologie circuitali per il progetto degli amplificatori di potenza (Sedra-Smith, Appunti del docente). - Dissipazione di calore nei circuiti. Resistenza termica e dimensionamento del dissipatore (Appunti del docente). - Tecnica del Load-Pull per la valutazione dell’adattamento ottimo di un dispositivo in regime di grandi segnali (Appunti del docente). Circuiti per la traslazione di frequenza - Generalità e figure di merito del Mixer: guadagno di conversione, curva di compressione, frequenza immagine, simmetrie e bilanciamento, isolamento tra le porte (Marietti Vol. II). - Il mixer e il moltiplicatore analogico a cella di Gilbert (Appunti del docente). - Mixer doppiamente bilanciati a diodi, mixer bilanciati a Bjt (Marietti Vol. II). Alimentatori di tensione - Generalità su sorgenti di tensione a bordo del satellite (articolo Akagi_Justin_FA.pdf). - Alimentatori ad alta efficienza, step-up e step-down (articolo Das.pdf, ST AN2389.pdf). Tecniche di Radiation-Hardening dei semiconduttori - Limiti funzionali dei dispositivi e degli apparati elettronici in ambiente spaziale (Appunti del docente). - Processi di hardening, tecnologie disponibili radiation-hard e radiation-tolerant (Appunti del docente).

Conoscenze di Elettronica di base

Dispense del docente. Per approfondimenti si consigliano anche: - H. L. Krauss and C. W. Bostian, Solid State Radio Engineering, http://www.csun.edu/~ih20409/SCHOOL1/Solid.State.Radio.Engineering(Krauss.1980).pdf - L. Franchina e P. Marietti, Sistemi elettronici a banda frazionale stretta, Ed. ESA, 1994.

Lezioni frontali, visita in laboratorio a fine corso

Non obbligatoria ma fortemente consigliata

Due domande orali

Lezioni frontali, visita in laboratorio a fine corso