TRANSMISSION LINES and ANTENNAS

ING-INF/02 - 9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

LORETO DI DONATO
Email: loreto.didonato@dieei.unict.it
Edificio / Indirizzo: Viale Andrea Doria n. 6 - Ed. 13 - Studio 5
Telefono: +39 095 738 2383
Orario ricevimento: Mercoledì 15-17. Inviare mail per conferma / Send e-mail to confirm


Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione: Acquisizione delle metodologie di base riguardanti l'irradiazione e la propagazione del campo elettromagnetico per lo studio e l'analisi dei mezzi trasmissivi e delle antenne.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper analizzare le strutture guidanti e le antenne per la trasmissione dei segnali.

Autonomia di giudizio: Capacità deduttive e di ragionamento critico. Capacità di individuare e confrontare tra loro i metodi più appropriati per studiare problemi applicativi.

Abilità comunicative: Capacità di di esporre, sia oralmente sia mediante prove scritte, i contenuti dell'insegnamento con proprietà di linguaggio tecnico e rigore metodologico.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali, esercitazioni ed esperienze di laboratorio. La valutazione dell'apprendimento può anche essere effettuata on-line a seconda delle circostanze specifiche richieste.


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base delle operazioni sui fasori, vettori e operazioni integro-differenziali. Equazioni differenziali. Trasformata di Fourier. Analisi dei circuiti a parametri concentrati.



Frequenza lezioni

Frequenza non obbligatoria ma consigliata, in particolar modo per le esperienze di laboratorio.



Contenuti del corso

PARTE I - INTRODUZIONE E PRINCIPI GENERALI

Introduzione all’ elettromagnetismo, rilevanza ed applicazioni. Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo. Forza di Lorentz. Condizioni di raccordo sulle superfici di discontinuità. Equazioni di Maxwell in regime sinusoidale. Polarizzazione del campo elettromagnetico. Relazioni costitutive. Proprietà elettromagnetiche dei mezzi. Relazione costitutiva del plasma freddo e senza collisioni. Vettore di Poynting e unicità. Condizioni di radiazione all’infinito.

PARTE II - LINEE DI TRASMISSIONE E GUIDE D'ONDA

Strutture guidanti a simmetria cilindrica e contorno metallico. Modi TEM. Tensione e corrente lungo una linea di trasmissione. Equazioni dei telegrafisti nel dominio del tempo e della frequenza. Velocità di fase. Soluzione in forma progressiva e in forma stazionaria. Coefficiente di riflessione. Formula del trasporto di impedenza. Carico adattato, carico reattivo, carico generico. Rapporta d’onda stazionaria (ROS). Tecniche di adattamento, trasformatore a un quarto d’onda, adattamento mediante stub. Condizioni di risonanza sulle linee di trasmissione. Perdite nelle linee di trasmissione. Propagazione di un segnale a banda stretta e velocità di gruppo. Modi in guida d’onda. Linee di trasmissione equivalenti. Dispersione nelle guide d’onda e frequenze di taglio. Modo fondamentale e modi superiori. Modi TE e TM in guida d’onda rettangolare.

PARTE III – RIFLESSIONE E TRASMISSONE DI ONDE PIANE

Onde piane omogenee ed onde piane non omogenee. Incidenza normale. Profondità di penetrazione. Leggi di Snell. Coefficienti di Fresnel per polarizzazione parallela (TM) e polarizzazione ortogonale (TE). Trasmissione in mezzi senza perdite. Trasmissione totale e riflessione totale. Trasmissione in un mezzo con perdite. Condizione di Leontovic.

PARTE IV - IRRADIAZIONE E ANTENNE

Potenziali elettromagnetici. Campo irradiato da un dipolo elettrico elementare. Campo irradiato da una spira di corrente elementare. Dualità. Campo irradiato da antenne filiforme. Condizioni di zona lontana. Altezza efficace. Resistenza di ingresso e resistenza di irradiazione. Parametri di una antenna in trasmissione, direttività e guadagno. Dipolo corto, dipolo a mezz’onda, monopolo. Antenne in ricezione. Adattamento in polarizzazione e adattamento in potenza. Area efficace. Formula del collegamento. Sorgenti immagine.

LABORATORIO

Verifica sperimentale delle leggi di Snell a frequenze ottiche. Studio, progettazione e caratterizzazione sperimentale di strutture guidanti. Misura del diagramma di radiazione di antenne a filo.



Testi di riferimento

G. Franceschetti, Electromagnetics, Theory, Techniques, and Engineering Paradigms, Springer

S. J. Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas

R. Sorrentino e G. Bianchi, Microwave and RF Engineering, John Wiley & Sons

G. Manara, A. Monorchio, P. Nepa, Appunti di Campi Elettromagnetici, SEU, Pisa.



Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Prova scritta e colloquio orale


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Le domande verteranno sugli argomenti specifici indicati nella sezione CONTENUTI NEL CORSO




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