Obiettivi formativi
Conoscenze e comprensione:
- conoscenze di base della propagazione elettromagnetica guidata;
- conoscenze di base della propagazione elettromagnetica nello spazio libero;
- conoscenza e comprensione degli strumenti di analisi e progettazione di linee di trasmissione e collegamenti a radiofrequenza nello spazio libero.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
- utilizzo e applicazione degli strumenti di analisi e progetto di linee di trasmissione;
- utilizzo e applicazione degli strumenti di analisi e progetto di antenne e collegamenti a radiofrequenza.
Prerequisiti
Fisica generale 2, Principi e applicazioni dell’ingegneria elettrica.
Contenuti dell'insegnamento
Equazioni di Maxwell integrali e differenziali. Richiami sugli operatori differenziali. Equazione delle onde e concetto di onda co- a contro-propagante. Velocità di fase. Dominio della frequenza, fasori e trasformate di Fourier. Equazione di Helmholtz. Proprietà dei mezzi materiali. Potenza istantanea, media, attiva e reattiva. Teorema di Poynting. Onde piane uniformi, dissociate ed evanescenti.
Propagazione guidata. Equazioni del Telegrafo e del Telefono. Rappresentazione circuitale delle linee di trasmissione e parametri descrittivi delle linee. Linee in cortocircuito e circuito aperto. Carta di Smith. Adattamento in potenza e d’impedenza. Adattatori a quarto d’onda, stub e doppio stub. Parametri di scattering. Linee nel dominio del tempo, propagazione e transitori, diagrammi a rimbalzo.
Cenni sulle guide d’onda metalliche e sulle guide dielettriche e fibre ottiche.
Principali tipologie di antenne. Grandezze caratteristiche delle antenne. Progetto di un radiocollegamento e Formula di Friis. Formula del radar. Dipolo hertziano. Antenna a loop. Schiere di antenne. Condizioni di continuità. Antenne a riflettore. Antenne Yagi-Uda e Log-periodiche. Antenne d’apertura, a tromba e paraboloidi. Antenne di precisione. Banda delle antenne. Cenni sulle problematiche di compatibilità elettromagnetica.
Programma esteso
Equazioni di Maxwell integrali e differenziali. Richiami sugli operatori differenziali (4h). Equazione delle onde e concetto di onda co- a contro-propagante. Velocità di fase (2h). Dominio della frequenza, fasori e trasformate di Fourier. Equazione di Helmholtz (2h). Proprietà dei mezzi materiali. Potenza istantanea, media, attiva e reattiva. Teorema di Poynting (4h). Onde piane uniformi, dissociate ed evanescenti (4h).
Propagazione guidata. Equazioni del Telegrafo e del Telefono. Rappresentazione circuitale delle linee di trasmissione e parametri descrittivi delle linee (4h). Linee in cortocircuito e circuito aperto. Carta di Smith. Adattamento in potenza e d’impedenza. Adattatori a quarto d’onda, stub e doppio stub. Parametri di scattering (6h). Linee nel dominio del tempo, propagazione e transitori, diagrammi a rimbalzo (2h).
Cenni sulle guide d’onda metalliche e sulle guide dielettriche e fibre ottiche (2h).
Principali tipologie di antenne. Dipolo hertziano. Grandezze caratteristiche delle antenne (4h). Progetto di un radiocollegamento e Formula di Friis. Formula del radar (4h). Antenna a loop. Schiere di antenne (4h). Condizioni di continuità. Antenne a riflettore. Antenne Yagi-Uda e Log-periodiche. Antenne d’apertura, a tromba e paraboloidi. Antenne di precisione. Banda delle antenne (4h).
Bibliografia
- Stefano Selleri, “Propagazione Elettromagnetica Guidata”, Monte Università Parma Editore, Parma, 2006.
- Fawwaz T. Ulaby, Fondamenti di Campi Elettromagnetici”, McGraw-Hill, Edizione Italiana, Milano, 2005.
- John D. Kraus, Daniel A. Fleisch, “Electromagnetics with Applications”, McGraw-Hill, Singapore 1999.
- Constantine A. Balanis, “Antenna Theory”, Wiley, New York, 1982.
Metodi didattici
Lezioni svolte dal docente (75%);
esercitazioni alla lavagna (15%);
esperienze di gruppo di laboratorio sperimentale e CAD (5%);
seminari di esperti esterni (5%).
Modalità verifica apprendimento
L'esame è costituito da una prova scritta ed un colloquio orale che devono essere sostenuti durante la stessa sessione d'esame. Il voto finale è definito dalla media delle due prove.
Lo studente può sostenere la prova orale solo se ottiene un punteggio sufficiente, almeno 18/30, nella prova scritta.
Nella prova scritta sono previsti da 6 a 8 esercizi in cui lo studente possa applicare le capacità di analisi, progetto e dimensionamento di linee di trasmissione, antenne e radiocollegamenti.
Durante la prova orale lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le conoscenze richieste della propagazione elettromagnetica sia libera che guidata e capito i meccanismi di funzionamento delle linee e delle antenne.
Il colloquio prevede anche l'esposizione delle esperienze di laboratorio.
Altre informazioni
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