Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Università di Cagliari, Italy

Insegnamento: Strumentazione e Misure Elettroniche per le Microonde
Settore: ING-INF/01
Codice: 9405
Calendario: Corso a scelta 
Corso di Laurea: Ing. Elettronica
Ore di Lezione: 50
Crediti: 5
Svolgimento: Prova scritta integrata da orale facoltativo o prova pratica
Pagina Web:
Docente: Prof. Martines Giovanni - email: martines@diee.unica.it

Argomenti del corso Lez. Eser. Lab.
Introduzione e richiami. L'evoluzione della strumentazione elettronica negli ultimi 50 anni e degli standard di interfacciamento (interfaccia seriale, GP-IB, USB, internet). Concetto di misura e di ripetibilità, concetto di campione di riferimento, concetto di calibrazione e di errore di misura e di tracciabilità. Richiami sui sistemi a parametri concentrati e a parametri distribuiti.---
Misure di potenza a microonde. Concetto di potenza media e potenza di picco, scelta del tempo di integrazione. Definizione di potenza di impulso e metodologie di misura della potenza d'impulso. Principali tipi di sensori per la misura di potenza RF o MW: calorimetrici, bolometrici, volumetrici, a cristallo. Principali cause di errore nella misura di potenza. I campioni di riferimento per la misura di potenza RF.---
Sensori per la misura di potenza. Sensori a termocoppia: campi di applicazione, schema di principio e riduzione degli effetti del consumo volumetrico e amperometrico. Struttura di un sensore a termocoppia a larga banda. Schema blocchi di principio di un power meter per sensori a termocoppia. Sensore a termistore: principio di funzionamento con sostituzione della potenza RF con potenza in DC o LF. Self-balancing thermistor bridge. Schema a blocchi semplificato di un power meter a termistori con compensazione della temperatura e principio di funzionamento dei circuiti per la lettura della potenza RF. Sensore a cristallo: caratteristiche del diodo Schottky ed errori correlati all'ampiezza del segnale, alla temperatura, all'impedenza di ingresso. Schema a blocchi semplificato di una testina a diodi. Schema a blocchi di un power meter per sensori a cristallo. Confronto delle prestazioni ottenibili con i vari tipi di sensori e criteri di scelta in funzione delle caratteristiche del segnale.---
Incertezza nelle misure di potenza a microonde: richiami sulla definizione di potenza disponibile di un generatore, sui grafi di flusso del segnale nell'analisi di circuiti a microonde. Condizione di adattamento a Zo e di adattamento coniugato. Errore dovuto al disadattamento: Zo mismatch loss e coniugate mismatch loss. Valutazione dell'incertezza della misura della potenza per le perdite da disadattamento. Tecniche elementari per la riduzione dell'incertezza da disadattamento. Problemi legati alle variazioni di temperatura. Tecniche avanzate per la riduzione dell'incertezza da disadattamento. Efficienza efficace di un sensore per la misura di potenza. Fattore di calibrazione della testina di un power meter. Errori del power meter. Analisi della incertezza complessiva della misura di potenza a microonde, calcolo dell'incertezza di misura con la metodologia worst case, RSS e ISO. Il problema della calibrazione dei sensori e dei Power meter: la tracciabilità e i power meter di riferimento, il metodo del divisore di potenza, l'equazione per il calcolo del fattore di calibrazione. Criteri di scelta dei sensori e dei power meter---
Analizzatore di Reti Vettoriale (VNA). Il campo di applicazione, le misure di caratterizzazione e di distorsione. Richiami su linee di trasmissione e carta di Smith, parametri di diffusione (S). Misura di parametri S e di ritardo di gruppo con VNA. Principio di funzionamento di un sistema per la misura dei parametri S. Principio di funzionamento e schema a blocchi del VNA. Caratteristiche del generatore di segnale. La sezione per la separazione dei segnali (divisore di potenza, accoppiatore direzionale, ponte direzionale), errori dovuti al disadattamento, errori dovuti al fattore di accoppiamento, alla direttività e all'isolamento. Il ricevitore accordabile e gli errori derivanti dalla dinamica limitata e dalle interferenze. Confronto di prestazioni fra front end basati su mixer e campionatori. Schemi a blocchi per VNA di basse e alte prestazioni. Voltmetro vettoriale (schema a blocchi, principio di funzionamento, misura di fase). Test set tipo T/R e S parameters. Prestazioni di VNA a 3 e 4 porte con particolare riferimento ai problemi di calibrazione. Display e process limit di un VNA. ---
Tecniche di correzione degli errori nel VNA. Schema a blocchi del processo di elaborazione dei dati misurati e gestione delle procedure di calibrazione e di misura. Gestione di strumentazione esterna via GP-IB. Tecniche di correzione degli errori e modelli d'errore (directivity, source mismatch, load mismatch, cross talk, reflection e transmission response). Tecniche di calibrazione response, one port, full two ports. Kit di calibrazione e procedure di calibrazione SOLT, TLR, LRM, TRM. Calcolo della incertezza di misura con le varie tecniche di calibrazione. Tecniche di calibrazione per misure su dispositivi non inseribili (swap adapter, adapter removal). Esempi di misura della risposta in frequenza e della compressione. Misure su dispositivi in test fixture. Misure su amplificatori di potenza. Misure riflettometriche con VNA dotato di FFT e uso del gating.---
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