Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente conosce: i concetti fondamentali di campi elettromagnetici, tra cui i fondamenti della propagazione radio in spazio libero in assenza ed in presenza di sorgenti; i fondamenti delle antenne e le loro grandezze caratteristiche (diagramma di radiazione, direttività, guadagno, efficienza e area efficace); la formula di bilancio di una tratta radio (Formula di Friis); la combinazione di antenne in schiere.
Prerequisiti
Conoscenza di base di algebra vettoriale
Contenuti dell'insegnamento
Significato delle equazioni di Maxwell e loro interpretazione energetica (teorema di Poyinting). Risoluzione delle equazioni di Maxwell in assenza ed in presenza di sorgenti per determinare le onde piane e le onde sferiche in spazio libero. Interpretazione delle sorgenti come antenne e definizione delle grandezze caratteristiche delle antenne in trasmissione e ricezione. Formula di bilancio di una tratta radio (formula di Friis). Teoria delle schiere di antenne.
Programma esteso
Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Equazioni costitutive del mezzo. Teorema di Poyinting nel dominio del tempo e suo significato. Regime sinusoidale e fasori complessi. Teorema di Poyinting nel dominio della frequenza. Polarizzazione dei vettori.
Risoluzione delle equazioni di Maxwell in assenza di sorgenti e determinazione delle onde piane (solo casoTEM). Comportamento delle onde piane in presenza di discontinuità (leggi di Snell).
Cenni alla risoluzione delle equazioni di Maxwell in presenza di sorgenti: casi di sorgente infinitesima ed estesa.
Grandezze caratteristiche delle antenne in trasmissione (direttvità, guadagno, efficienza di radiazione) e in ricezione (area efficace). Cenni al calcolo della potenza ricevuta da una antenna: determinazione della formula di Friis per il bilancio di potenza di una tratta radio.
Teoria della schiere di antenne. Principali famiglie di schiere: broadside e end-fire.
Bibliografia
"Antenna Theory: Analysis and Design", Constantine A. Balanis, John Wiley & Sons, 2012.
“Antennas and Radiowave Propagation”, Robert E: Collin, McGraw-Hill
Metodi didattici
Il corso comporta lezioni frontali ed esercitazioni in aula sull’impiego di un simulatore elettromagnetico commerciale. Il materiale delle lezioni (slide) viene fornito agli studenti prima dell’inizio delle lezioni corrispondenti
Periodicamente durante il corso alcune lezioni sono svolte in maniera interattiva, presentando domande a cui gli studenti devono dare risposta in relazione al programma visto fino a quel momento.
Modalità verifica apprendimento
L'esame consiste in un colloquio orale (di circa 30 minuti) sulle principali tematiche del corso. Durente l’esame, allo studente è consentito di avere una mappa con le principali formule del corso.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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