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Campi Elettromagnetici E Sistemi Wireless 2025/2026
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Wireless Electromagnetic Technologies | Docente: Gaetano Marrocco
Nella prima par vengono richiamati i principi di base della propagazione delle onde elettromagnetiche con il modello delle linee di trasmissione e poi con la teoria del potenziali di radiazione e della funzione di Green.
Vengono quindi introdotte le antenne elementari e le sorgenti distribuite ed i loro parametri di prestazione. Successivamente si descrive una metodo numerico per la rappresentazione digitale di elementi radianti al calcolatore e si spiega come usare un solutore commerciale basato su tale metodo. Si passa quindi ai sistemi wireless per applicazioni broadcasting basati su antenne filo e poi alle configurazione ad array per applicazioni alle comunicazioni punto-punto, i sistemi radar ed la comunicazione cellulare adattativa.
Nella sezione successiva vengono introdotte le antenne per comunicazioni personali (cellulare, notebook, dispositivi wearable basati sulle antenne in microstriscia) e si descrive l'intero sistema di comunicazione.
Negli ultimi 3 CFU (facoltativi per il corso da 6 CFU) vengono introdotte le antenna per comunicazione a banda larga e ultra larga basate su dispositivi volumetrici e auto-scalanti ed infine vengono descritti i sistemi di antenne a riflettore per comunicazione direttiva su lunghe distanze.
Le lezioni frontali sono completate da numerose esercitazioni numeriche interattiva anche con l'uso di simulatori elettromagnetici
In dettaglio:
1. INTRODUZIONE ALL'IRRADIAZIONE (2h)
Cronologia essenziale. Meccanismi di radiazione. Tipi di antenne.
2. ANTENNA BASICS (4h)
Introduzione alle linee di trasmissione.
Sorgenti di campo elettromagnetico: sorgenti impresse, equivalenti.
Potenziali di radiazione.
Funzione di Green.
3. DIPOLI ELETTRICI E MAGNETICI ELEMENTARI (4h)
Regimi statici e dinamici (campo reattivo e radiante).
Dipoli hertziani
4. FONTI DISTRIBUITE (4h)
Le regioni di radiazione di Fraunhofer e Fresnel.
Propagazione come trasformata di Fourier spaziale bidimensionale.
Parametri di radiazione: lunghezza effettiva, intensità della radiazione, direttività, guadagno. efficienza, larghezza del fascio, polarizzazione.
Parametri del circuito equivalente: impedenza di ingresso, coefficiente di riflessione, larghezza di banda, guadagno realizzato.
5. MODELLISTICA AL CALCOLATORE (8)
Equazioni integrali di scattering elettromagnetico: scatterers di filo (equazioni di Pocklington, Hallen), scatteratori estesi.
Method of Moments: teoria e solutore in MATLAB.
6. ANTENNE PER BROADCASTING (10)
Antenna a dipolo a mezza onda: corrente equivalente in linea di trasmissione, impedenza di ingresso, risonanza in serie e parallelo, diagramma di radiazione, larghezza del fascio, direttività.
Dipoli piegati, T-Match, Gamma Match.
Monopolo a quarto d'onda: antenna Marconi.
Antenne a loop: equivalenti a linee di trasmissione, loop piccoli, loop ampi, risonanza in serie e parallelo, pattern di radiazione, larghezza di fascio, direttività.
Sintonizzazione della frequenza, tecniche di alimentazione.
7. ARRAY E BEAMSHAPING (12)
Array di antenne: fattore di matrice, principio di moltiplicazione, guadagno totale, efficienza.
Array lineari uniformi: finestre di visibilità, diagramma di radiazione, larghezza del fascio, fascio, array broadside e endfire, scansione a fascio elettronico, Grating lobes, matrici di dipoli, reti di beamforming (albero e bus).
Array bidimensionale uniforme: scansione del fascio.
Sintesi di array non uniforme: illuminazione binomiale, illuminazione Tchebyshev, sintesi di Fourier beam-shaping, sintesi con il metodo delle proiezioni alternate
Array Parassiti, Yagi-UDA
8. ANTENNE PER DISPOSITIVI PERSONALI (12)
La microstrip. Lo slot.
Antenne Patch integrate: modello di linea di trasmissione, adattamento di impedenza, substrati, diagramma di radiazione, efficienza e larghezza di banda, antenne PIFA.
Tecniche di miniaturizzazione: slot, pin di cortocircuito, meandri.
Ampliamento: antenne multistrato, configurazioni stacked.
Polarizzazione circolare: doppia porta, configurazione a porta singola.
9. LINK DI COMUNICAZIONE WIRELESS (4)
Antenne in modalità di ricezione: formula di Friis, sezione di scattering trasverso, equazione del radar.
Introduzione all'identificazione a radiofrequenza.
3 CFU Obbligatori solo per il corso da 9 CFU
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10. ANTENNE A BANDA LARGA (15)
Dipoli spessi: antenne biconiche, bow-tie, antenne cilindriche.
Antenne auto-scalanti: antenna log-periodica, spirale logaritmica, antenne frattali.
11. ANTENNE AD ALTO GUADAGNO (15)
Antenne ad apertura: rappresentazione trasformata di Fourier, apertura rettangolare uniforme, apertura circolare uniforme, equivalenza con gli array bidiensionali.
Antenne a riflettore: approssimazione a raggi, riflettori parabolici, guadagno del sistema, sistemi multi-riflettori Cassegrain e Gregoriani. Sistemi offset.
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