Trasferimenti di potenza, distorsioni non lineari, rumore interno degli apparati, bande di frequenza e cenni alle normative vigenti, disturbi generati esternamente agli apparati, attenuazione gassosa e da idrometeore, conversione di frequenza e ricevitori supereterodina, collegamenti multitratta terrestri e satellitari, esempi di applicazioni.
R. E. Collin: "Foundations for Microwave Engineering", II ed., McGraw-Hill, 1992
F. T. Ulaby, R. K. Moore, A. K. Fung: "Microwave Remote Sensing active and passive", Vol. I, Addison-Wesley, 1981
T. T. Ha: "Digital Satellite Communications", II ed., McGraw-Hill, 1990
ITU-R Recommendations, www.itu.org
Documentazione Eutelsat: www.eutelsat.org
Norma Europea EN 300 421: www.etsi.org
Dispense del corso reperibili sulla piattaforma MOODLE di Ateneo
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge di fornire la comprensione dei concetti base che regolano il funzionamento dei moderni sistemi di telecomunicazioni e di illustrare i criteri che portano al progetto di massima dei collegamenti.
Prerequisiti
Elementi base di teoria dei circuiti, teoria dei segnali ed elettromagnetismo
Metodi Didattici
Lezioni in didattica frontale che seguono un approccio dal basso verso l’alto: le singole parti del sistema precedentemente analizzate e illustrate con esempi sono utilizzate per sintetizzare il collegamento finale.
Altre Informazioni
Il corso è una sintesi aggiornata di due corsi precedenti, in seguito ridotti a un unico corso da 9 CFU, passato in seguito a 6 CFU a partire dall’A.A. 2014/15.
Modalità di verifica apprendimento
Prova orale
Programma del corso
1 - CARATTERIZZAZIONE DEI SISTEMI LINEARI A DUE PORTE IDEALI E REALI
Introduzione. Modello dei sistemi 2-porte lineari e tempo-invarianti, in termini di parametri Z. Impedenza d'ingresso e di uscita. Funzione di trasferimento del sistema. Connessione diretta di un generatore con un carico. Condizione di non distorsione e di massimo trasferimento di potenza. Connessione di un generatore con un carico tramite un sistema a due porte. Definizione di guadagno di potenza, guadagno di potenza disponibile, guadagno di potenza di trasduzione. Attenuazione disponibile di un sistema passivo. Espressioni della potenza media in uscita da un sistema 2 porte. Distorsioni non lineari nei sistemi 2-porte. Compressione e distorsione armonica. Distorsione da intermodulazione.
2 - RUMORE INTERNO
Caratterizzazione del rumore interno (di apparato): richiami sulle caratteristiche statistiche del rumore termico; espressione dello spettro di potenza media alle radiofrequenze; espressione approssimata per frequenze fino alle microonde; generatore equivalente secondo Thévenin e Norton; casi di bipolo passivo con elementi resistivi a uguali e a differenti temperature: concetto di temperatura equivalente di rumore; estensione del concetto di temperatura equivalente al caso di rumore non termico; modellazione generale di un bipolo generatore rumoroso.
Rumore introdotto dai sistemi a due porte: temperatura equivalente di rumore riportata in uscita o all'ingresso del sistema; caso di sistema passivo; caso di sistema attivo: cifra di rumore puntuale e sua connessione con la temperatura equivalente di rumore. Interpretazione della cifra di rumore in termini di rapporto segnale-rumore. Cifra di rumore standard. Esempio di lettura delle specifiche di rumore di un amplificatore a radio frequenza. Cifra di rumore complessiva di più sistemi connessi in cascata (formula di Friis). Cifra di rumore media e temperatura di rumore media.
3 - RUMORE ESTERNO
Cenno sull’ITU. Rumore di origine meteorologica: caratteristiche generali e mappe dell'ITU-R. Rumore di origine antropica (man-made). Grandezze radiometriche: radianza e radianza spettrale. Potenza ricevuta da un'antenna in termini di radianza. Concetto di corpo nero e legge di Planck; approssimazioni di Rayleigh-Jeans e di Wien. Concetto di corpo grigio; temperatura di radianza del corpo nero equivalente; emissività. Estensione al caso di emissioni non termiche. Potenza ricevuta da un'antenna e definizione di temperatura radiometrica di antenna. Espressione in termini di contributi da lobo principale e da lobi laterali. Rumore galattico: emissione del Sole. Mappe radio del cielo: contributo della galassia; radiostelle. Rumore di assorbimento atmosferico. Temperatura apparente del cielo. Rumore del terreno, temperatura radiometrica del terreno. Stima della temperatura di antenna nella regione delle microonde.
4 - RADIORICEVITORI
Caratteristiche del ricevitore supereterodina. Il problema della frequenza immagine. Impiego del filtro preselettore per la reiezione della frequenza immagine. Tecniche di reiezione della frequenza immagine mediante doppia conversione e mixer ad autoreiezione. Cenni sui ricevitori omodina. Cenni sulla sensibilità e sulla dinamica di un ricevitore. Cenno sui sistemi di controllo automatico del guadagno (AGC). Radiodiffusione analogica del suono stereofonico in FM.
5 - ANALISI DI BASE DEI COLLEGAMENTI LOS SATELLITARI E TERRESTRI
Richiami sulla formula di un collegamento radio LOS. Definizione ed esempio di valutazione del fattore G/T di una stazione ricevente nella banda delle microonde. Espressione del rapporto segnale-rumore in un collegamento LOS. Caratteristiche generali dei collegamenti via satellite geostazionario. Espressione del rapporto segnale-rumore del collegamento non rigenerativo via satellite. Cenno sulle modalità di accesso e sulla tecnica di back-off del transponder. Confronto con il caso di collegamento in ponte radio terrestre. Cenno sulla radiodiffusione televisiva da satellite (DTH); esempio di dimensionamento della stazione ricevente.
6 – ATTENUAZIONE TROPOSFERICA
Attenuazione da costituenti gassosi. Attenuazione da idrometeore. Espressione dell’attenuazione specifica nel caso di pioggia: distribuzioni dei diametri delle gocce in funzione del tasso di precipitazione; valutazione dell’attenuazione specifica da pioggia e grafici relativi.