Elettromagnetismo applicato
Focus
Il Gruppo ha acquisito negli anni un'ampia e qualificata esperienza in differenti aree dell'Elettromagnetismo Applicato, che vanno dalle microonde alle frequenze ottiche, guadagnandosi una posizione leader in ambito internazionale. In particolare, i ricercatori coinvolti nell'area della propagazione elettromagnetica si occupano della raccolta e analisi di dati da esperimenti satellitari e dello sviluppo di modelli e di tecniche di mitigazione degli effetti atmosferici su sistemi avanzati di telecomunicazione e sui collegamenti per missioni spaziali (ad esempio sistemi per l'osservazione della terra e per il telerilevamento tramite onde elettromagnetiche).
L'attività sui componenti a microonde riguarda in particolare la sezione a radio frequenza degli apparati e, più specificatamente, i circuiti a microonde quali filtri a combinatori e antenne (riconfigurabili e/o basate su metamateriali). L'attività nell'ambito della fotonica è finalizzata allo sviluppo di componenti passivi e non lineari in ottica integrata per comunicazioni ottiche ad altissima velocità, per l'interconnessione di apparati e telerilevamento a lunghezze d'onda ottiche, analizzando e proponendo nuovi modelli per ottica integrata.
L'attività sui componenti a microonde riguarda in particolare la sezione a radio frequenza degli apparati e, più specificatamente, i circuiti a microonde quali filtri a combinatori e antenne (riconfigurabili e/o basate su metamateriali). L'attività nell'ambito della fotonica è finalizzata allo sviluppo di componenti passivi e non lineari in ottica integrata per comunicazioni ottiche ad altissima velocità, per l'interconnessione di apparati e telerilevamento a lunghezze d'onda ottiche, analizzando e proponendo nuovi modelli per ottica integrata.
Risultati principali della ricerca
Progettazione di sistemi satellitari per telecomunicazioni e diffusione televisiva utilizzanti un’antenna riconfigurabile
E’ stato sviluppato - nell’ambito di due contratti ESA (17877 e 22216) - un progetto preliminare per sistemi satellitari avanzati (TLC e broadcasting) operanti nelle bande Ka e Q / V, che distribuisce in modo adattivo il flusso di potenza irradiato sull’area di servizio (Europa) al fine di contrastare in modo ottimale - e in tempo quasi reale - l'attenuazione troposferica dovuta a gas, nuvole e pioggia.
Modelli predittivi dell'impatto delle precipitazioni sui sistemi di comunicazione satellitare
Le raccomandazioni P.618-9 ITU-R (2007), P.837-6 (2012) e P.1623 (2003) includono quattro modelli (valutazione delle prestazioni dei sistemi di comunicazione in diversità di sito, previsione di statistiche dell’intensità di precipitazione per applicazioni orientate alla propagazione, conversione delle statistiche dell’intensità di precipitazione con differenti tempi di integrazione e previsione delle statistiche di durata dei periodi continui di attenuazione) sviluppati dal gruppo di elettromagnetismo applicato presso il Politecnico di Milano (uno dei quali nell’ambito di un contratto ESA).
Sistemi di antenna avanzati
I prodotti più importanti sono:
1) una nuova classe di antenne riconfigurabili in metamateriale per sistemi MIMO ed il loro specifico algoritmo per la selezione della configurazione (brevetti UE ed USA sono sfruttati dalla società spin-off Adant);
2) un metodo perturbativo per l'analisi dell’accoppiamento tra antenne horn in cluster, che permette di calcolare la matrice di scatter NxN di horn accoppiati con una velocità di calcolo notevolmente migliorata.
Tecniche di sintesi per filtri a microonde e multiplexer
Il gruppo è leader a livello internazionale nello sviluppo di tecniche di sintesi per combinatori a microonde. Nel 2010 è stato sviluppato un nuovo approccio per la sintesi di multiplexer a giunzione a stella. Sono state sviluppate anche tecniche innovative per la progettazione di filtri con perdite e di filtri in guida d'onda che presentano zeri di trasmissione (in attesa di brevetto: PCT / IT 2010 000306 - 2010/09/07). I risultati di cui sopra sono stati pubblicati su riviste IEEE.
Onde lente ottiche
Il gruppo è riconosciuto come uno dei pionieri del concetto di luce lenta e del suo sfruttamento nel campo lineare e non lineare utilizzando cavità accoppiate. Nel 2008 e nel 2009 ha realizzato linee di ritardo su circuito integrato completamente sintonizzabili fino a un intero byte per velocità di 10 e 100 Gbit/s; nel 2010 ha effettuato la prima conversione di lunghezza d'onda - basata su FWM - in regime di onda lenta (i risultati pubblicati su Nature Communications).
Nuovi modelli per fonderie fotoniche
Il gruppo partecipa alla definizione, sviluppo e promozione della nuova roadmap per la fotonica integrata in Europa, basata sul concetto di modello per fonderia generico. Nell’ambito di due progetti europei (Europic e Paradigm) e di un progetto PRIN, il gruppo ha implementato il primo simulatore circuitale per circuiti ottici integrati ed è responsabile per lo sviluppo dei "design kit". E’ stata fondata una start-up (Filarete srl) per la promozione e commercializzazione del software.
E’ stato sviluppato - nell’ambito di due contratti ESA (17877 e 22216) - un progetto preliminare per sistemi satellitari avanzati (TLC e broadcasting) operanti nelle bande Ka e Q / V, che distribuisce in modo adattivo il flusso di potenza irradiato sull’area di servizio (Europa) al fine di contrastare in modo ottimale - e in tempo quasi reale - l'attenuazione troposferica dovuta a gas, nuvole e pioggia.
Modelli predittivi dell'impatto delle precipitazioni sui sistemi di comunicazione satellitare
Le raccomandazioni P.618-9 ITU-R (2007), P.837-6 (2012) e P.1623 (2003) includono quattro modelli (valutazione delle prestazioni dei sistemi di comunicazione in diversità di sito, previsione di statistiche dell’intensità di precipitazione per applicazioni orientate alla propagazione, conversione delle statistiche dell’intensità di precipitazione con differenti tempi di integrazione e previsione delle statistiche di durata dei periodi continui di attenuazione) sviluppati dal gruppo di elettromagnetismo applicato presso il Politecnico di Milano (uno dei quali nell’ambito di un contratto ESA).
Sistemi di antenna avanzati
I prodotti più importanti sono:
1) una nuova classe di antenne riconfigurabili in metamateriale per sistemi MIMO ed il loro specifico algoritmo per la selezione della configurazione (brevetti UE ed USA sono sfruttati dalla società spin-off Adant);
2) un metodo perturbativo per l'analisi dell’accoppiamento tra antenne horn in cluster, che permette di calcolare la matrice di scatter NxN di horn accoppiati con una velocità di calcolo notevolmente migliorata.
Tecniche di sintesi per filtri a microonde e multiplexer
Il gruppo è leader a livello internazionale nello sviluppo di tecniche di sintesi per combinatori a microonde. Nel 2010 è stato sviluppato un nuovo approccio per la sintesi di multiplexer a giunzione a stella. Sono state sviluppate anche tecniche innovative per la progettazione di filtri con perdite e di filtri in guida d'onda che presentano zeri di trasmissione (in attesa di brevetto: PCT / IT 2010 000306 - 2010/09/07). I risultati di cui sopra sono stati pubblicati su riviste IEEE.
Onde lente ottiche
Il gruppo è riconosciuto come uno dei pionieri del concetto di luce lenta e del suo sfruttamento nel campo lineare e non lineare utilizzando cavità accoppiate. Nel 2008 e nel 2009 ha realizzato linee di ritardo su circuito integrato completamente sintonizzabili fino a un intero byte per velocità di 10 e 100 Gbit/s; nel 2010 ha effettuato la prima conversione di lunghezza d'onda - basata su FWM - in regime di onda lenta (i risultati pubblicati su Nature Communications).
Nuovi modelli per fonderie fotoniche
Il gruppo partecipa alla definizione, sviluppo e promozione della nuova roadmap per la fotonica integrata in Europa, basata sul concetto di modello per fonderia generico. Nell’ambito di due progetti europei (Europic e Paradigm) e di un progetto PRIN, il gruppo ha implementato il primo simulatore circuitale per circuiti ottici integrati ed è responsabile per lo sviluppo dei "design kit". E’ stata fondata una start-up (Filarete srl) per la promozione e commercializzazione del software.
