Radiotecnica_ter_sat_ECTS


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RADIOTECNICA TERRESTRE E SATELLITARE - Scheda ECTS          



Corso n. 3084 Radiotecnica terrestre e satellitare - (6 CFU) - (Corso di Laurea Magistrale: Ing. Elettronica) - (Corso di Laurea Magistrale: Ing. delle Telecomunicazioni

 

Cod. Ateneo: -

 

A.A.: - 2018-19

 Docente: Prof. ass. Vincenzo Ferrara – vincenzo.ferrara@uniroma1.it

 Settore: ING-INF/01

 Obiettivi:

Gli obiettivi del corso sono quelli di individuare tecnologie e tecniche di progettazione per la radiocomunicazione a grande distanza, specificatamente satellitare. In particolare sono esaminate le specificità dei segmenti: Spazio e Terra. Nonché le conseguenze sulla progettazione di dispositivi elettronici allo stato solido operanti nello Spazio, in particolar modo degli effetti delle radiazioni ionizzanti. Inoltre il corso ha l’obiettivo di approfondire le conoscenze sugli amplificatori di potenza ad alto rendimento (HPA).

 CONOSCENZA E COMPRENSIONE: conoscere metodi di valutazione di componenti e della diversità di progettazione per apparecchiature destinate al funzionamento nell’ambiente Spazio. Nonché la conoscenza di metodi analitici per la progettazione di stadi finali ad alta efficienza.

 CAPACITÀ APPLICATIVE: applicare metodologie di progettazione diversificate per ambiente e richieste di efficienza energetica.

 AUTONOMIA DI GIUDIZIO: capacità critiche di progettazione elettronica e di selezione mirata di dispositivi elettronici. Capacità acquisite con prove di laboratorio che prevedono l’utilizzo di ambienti di sviluppo (MathWorks,…), di software per la simulazione CAE (Genesys,…) di circuiti HPA a RF, strumenti di misura (oscilloscopi, analizzatori, …).

 ABILITÀ DI COMUNICAZIONE: saper descrivere le soluzioni circuitali adottate per risolvere problemi di condizioni operative avverse e di contenimento dei consumi energetici.

 CAPACITÀ DI APPRENDERE: capacità atte all’inserimento in contesti lavorativi di progettazione di sistemi elettronici per lo Spazio e di stadi finali ad alta efficienza.

 Prerequisiti:

Elettronica: tecnologie dei componenti allo stato solido e risoluzione di circuiti elettronici; importante. INTRODUZIONE

La radiotecnica nel contesto degli attuali sistemi di comunicazione. Confronto con i collegamenti in fibre ottiche e via cavo. Esempi di strutture nelle telecomunicazioni satellitari: segmenti spaziali, terrestri e di controllo a terra. Architetture di collegamento: il sistema satellitare, la navigazione terrestre, area e marittima (NAVSTAR/GPS –Galileo), radiotecnica punto-multipunto e multipunto-multipunto. Standard di protocolli di comunicazione.

 ESEMPIO DI SISTEMA SATELLITARE: GPS- GALILEO

Coordinate e sistemi di riferimento territoriale. I sistemi satellitari dedicati alla navigazione. NAVSTAR/GPS.  Segmenti Spazio, di controllo e degli utilizzatori. Il metodo di calcolo. I limiti del calcolo. La struttura HW dei ricevitori. Il Sistema Galileo. I Servizi del sistema Galileo. Le bande utilizzate

 L’AMBIENTE SPAZIO E L’ELETTRONICA PER LO SPAZIO

Specifiche per i dispositivi elettronici utilizzati nelle architetture dei sistemi impieganti satelliti. L’ambiente spazio e l’elettronica per lo spazio. Effetti delle radiazioni ionizzanti. Test di affidabilità e misure degli effetti di: radiazioni (TID, SEE, SEU, SEL), cariche nel volume. Tecnologie Rad Hard: fisiche, tecnologiche e logiche. HBD (Hardening by design), scalabilità e RadHard. COTS.

 IL SEGMENTO SPAZIO

Sottosistemi satellitari: alimentazione, deviazione, OMT, LNA, HPA. Transponder. Ricevitori GPS su satelliti LEO.

Tecnologie degli amplificatori RF HPA: tubi a vuoto (Klystron, TWTA) e HPA allo stato solido.

 IL SEGMENTO TERRA

Tipi di stazioni di Terra: LES, SES, VSAT, USAT. Specifiche di progetto ES. Prestazioni di una ES. Temperatura di rumore e sensibilità di un sistema. Tracking di satelliti. Collegamenti Satellite-ES e interferenze.

 AMPLIFICATORI RF DI ELEVATA POTENZA HPA AD ALTA EFFICIENZA

Efficienza. Fattore di stabilità di Rollet. Load-pull e teoria della retta di carico. Amplificatori convenzionali: classi A, B, AB, e C. PAE e PUF. Progetto di un PA ad alta efficienza con reti di adattamento. Sovra pilotaggio. Classe F. Amplificatori a commutazione in classe D e E. HPA a efficienza incrementata e metodi di linearizzazione.

 Misure della qualità delle forme d’onda. Distorsioni da intermodulazioni. PAP, CCDF, ACPR, AltCPR, ACI, EVM. Tecniche per l’incremento dell’efficienza. Amplificatore Doherty. Linearizzazione: Feedback, Feedfoward, Outphasing. LINC, CALLUM, EER.

 EVOLUZIONE TECNOLOGICA HPA

Triodi Carbon NanoTube: a catodo termoionico e freddo; tecnologie SiC, GaN per applicazioni di elettronica di potenza.

 ATTIVITÀ DI LABORATORIO

  • Simulatori per la predizione degli effetti della radiazione sui componenti elettronici.
  • Implementazione di codici per la valutazione dei parametri progettuali di HPA.
  •  Progettazione al calcolatore con simulatori (Genesys, …) di stadi finali RF ad alta efficienza in Classe E, F.
  • Esempio di progettazione hardware di un radar FMCW.

 

Bibliografia:

 ·  S. C. Cripps, --RF Power Amplifier for wireless communications--, ed. Artech House, 1999;

·  S. C. Cripps, --Advanced techniques in RF power amplifier design--, ed. Artech House , 2003;

·  X. Zhang, L.E. Larson, P.M. Asbeck, --Design of linear RF Outphasing Power Amplifier--, ed. Artech House , 2003;

·   M.O. Kolawole,--Satellite Communication Engineering--, Marcel Dekker Inc. , 2002.

·    Materiale integrativo (lucidi/diapositive del corso, articoli) disponibili sul sito web: https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=4926.

 

Modalita`:

·       Lezioni frontali

·       Esercitazioni con ausilio di programmi di simulazione circuitale CAE (RF e di Potenza)

·       Attività di laboratorio con utilizzo di strumentazione per le misure elettroniche.

·       Utilizzo di piattaforma e-learning per distribuzione di materiale didattico

 Modalita` esame

Esame con votazione in trentesimi

 Sono previste delle prove in itinere con attività di laboratorio (Simulazione CAD/banchi di misura, esercizi circuitali) con valutazione complessiva che tiene conto della progressione di apprendimento.

In alternativa la valutazione è fatta con una prova scritta di due ore riguardante la risoluzione di problemi tecno/circuitali e di progetto e con una prova orale di verifica dell’apprendimento e della capacità di ragionamento.



ORARIO





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Vincenzo Ferrara