Appunti, Microonde, Cicchetti, Parte 1

Micronde

Lezione numero di pagine

1. 1 - 4
2. 2 - 4
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4. 4 - 8
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10. 10 - 8
11. 11 - 10
12. 12 - 12
13. 13 - 10
14. 14 - 12
15. 15 - 12
16. 16 - 4
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18. 18 - 10
19. 19 - 16
20. 20 - 10
21. 21 - 12
22. 22 - 8
23. 23 - 10
24. 24 - 8
25. 25 - 14
26. 26 - 10
27. 27 - 10
28. 28 - 12
29. 29 - 12
30. 30 - 12

Lezione 1

Microonde sono onde elettromagnetiche aventi una lunghezza d'onda λ compresa all'incirca tra il mezzo metro e il micromillimetro e una corrispondente frequenza tra circa 300 MHz e circa 600 GHz (λ = c/). Caratteristica fondamentale delle microonde è che comporta l'uso di una lunghezza d'onda comparabile con la dimensione dei componenti dei circuiti di cui vengono utilizzati nelle applicazioni pratiche, quindi il tempo di propagazione della grandezza elettromagnetica tra i due punti diversi delle strutture considerate è trascurabile rispetto al periodo delle oscillazioni in esame.

La teoria delle microonde viene sviluppata solo a partire dalla più generale teoria dei campi elettromagnetici e le applicazioni più sviluppate che utilizzano i campi di frequenza delle microonde sono:

• Sistemi di telecomunicazione
• Sistemi di telecomunicazioni spaziali
• Applicazioni scientifiche
• Acceleratori di particelle
• Riscaldamento a microonde
• Applicazioni mediche
• Comunicazioni mobili cellulari

Principali strutture guidanti

Tra le caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche a frequenza delle microonde consiste nella possibilità di trasporto in modo confinato in apposite strutture guidanti. Sono sfruttabili percorsi che riescono a convogliare le onde elettromagnetiche in maniera efficace e utilizzano diversi sistemi. Le strutture guidanti più usate sono quelle cilindriche in cui l'energia elettromagnetica viene guidata secondo una direzione ben determinata che corrisponde alla direzione dell'asse della struttura.

Cavi coassiali

Il cavo coassiale è stato la prima struttura guidata ad essere usata nella tecnica a microonde. È costituito da due conduttori cilindrici coassiali. Vengono realizzati essenzialmente due tipi di cavi coassiali: rigido con un conduttore centrale in rame e flessibile dove il conduttore centrale è immerso in un dielettrico su cui è disposta una sottile treccia di fili metallici che fa la funzione di conduttore esterno (o due trecce per limitare le irradiazioni verso l’esterno dovute alle correnti nei fili). Nel caso di modulatura bassa dei cavi coassiali si hanno elevate perdite per radiazione (bassa qualità), nel caso di modulatura fitto e argentata si hanno basse perdite (costi più alti).

Guide d'onda metalliche

Sono costituite da un tubo metallico la cui sezione può essere di vari tipi: rettangolare, cilindrica, ellittica, composta, doppiamente composta. Non sono adatte ai sistemi digitali in quanto hanno una componente continua.

Linee e strisce (Stripline)

Sono fluttuanti a due conduttori, bilanciati, costituite da una linea coassiale a due conduttori. Bilanciato, costruite da due conduttori piani paralleli. È adottata l'integrazione con dispositivi e tecnologie waveguide.

Considerazioni generali sulle proprietà delle strutture guidanti

Le strutture guidanti a due conduttori con dielettrico omogeneo (linea coassiale, stripline) permettono la propagazione di onde trasverse elettromagnetiche (TEM) che non hanno componenti di campo elettrico e magnetico nella direzione di propagazione. Le strutture a un conduttore (guida d'onda) non consentono la propagazione di onde TEM, ma solo onde C-H-TM, le quali hanno per la propagazione una componente longitudinale di campo (E-H).

La struttura metallica contiene deriva dal cavo coassiale e delle guide d’onda coassente (trasmissioni con basse perdite di energia). La struttura metallicamente questa (in senso trasversale) delle linee e strisce e a microstriscia comporta maggiore attenuazione.

Linee e microstrisce

È costituita da un sottile strato dielettrico completamente metallizzato da un lato e con una striscia conduttrice nell'altro lato. È una struttura tipica delle tecnologie a microonde.