Il corso intende fornire gli strumenti per la comprensione delle figure di merito e dei requisiti di progetto di un payload satellitare in tecnologia integrata, e dei sottosistemi che lo compongono. Intende inoltre fornire la descrizione e l’analisi di un certo numero di topologie per la realizzazione dei suddetti sotto-sistemi, e per l’alimentazione dei blocchi del payload e delle altre apparecchiature a bordo del satellite. Infine, sono forniti cenni agli effetti dell'ambiente spaziale sui componenti elettronici, alle tecniche di Radiation-Hardening dei semiconduttori.
Programma:
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, D. Definizione del rendimento e sua valutazione per le diverse classi. Topologie circuitali per il progetto degli amplificatori di potenza (Sedra-Smith, ClassD Amplifiers.pdf, 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).

Dispense del docente.
Per approfondimenti si consiglia 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