011829 - ANTENNE

insegnamento

ID:

011829

Tipo Insegnamento:

Opzionale

Durata (ore):

64

CFU:

SSD:

CAMPI ELETTROMAGNETICI

Url:

Dettaglio Insegnamento:

INGEGNERIA ELETTRONICA PER L'ICT/Wireless systems and networks Anno: 2

Anno:

2025

Periodo di attività

Primo Semestre (22/09/2025 - 17/12/2025)

Obiettivi Formativi

L'obiettivo principale di questo insegnamento è quello di fornire alle studentesse ed agli studenti conoscenze approfondite sui principi di funzionamento e sulle tecniche di analisi e di progetto delle antenne e dei sistemi di antenna utilizzati nei moderni sistemi di telecomunicazione (antenne per sistemi di telefonia mobile 4G e 5G, antenne per WiFi, antenne per applicazioni broadcast Radio e TV, etc.), nella diagnostica, nella sensoristica e nella medicina. Le principali conoscenze acquisite nell’ambito del corso riguarderanno: • lo studio di antenne semplici di tipo filiforme, a microstriscia e ad apertura; • lo studio di antenne a schiera di differente tipologia; • l’utilizzo delle più comuni tecniche di simulazione impiegate per il progetto di antenne e sistemi di antenne. Le principali abilità (ossia le capacità di applicare le conoscenze acquisite) apprese dagli studenti saranno invece le seguenti: • capacità di analizzare il funzionamento di antenne di diversa tipologia; • capacità di effettuale l’analisi del funzionamento di sistemi di antenne operanti in diverse configurazioni; • capacità di effettuare il dimensionamento di un’antenna o di un sistema di antenne per applicazioni nel settore della radiocomunicazione, della diagnostica, della sensoristica e della medicina; • utilizzo di programmi di simulazione per il progetto delle antenne e dei sistemi di antenne.

Prerequisiti

É necessario avere acquisito ed assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di base. In particolare: • concetti elementari di analisi matematica e del calcolo differenziale e vettoriale; • conoscenze dei concetti fondamentali di fisica, in particolari quelli relativi all'elettromagnetismo; • conoscenze della teoria dei circuiti e dei metodi per trattare i circuiti elettrici sia nel dominio del tempo che in regime sinusoidale; • conoscenze delle leggi fondamentali dell’elettromagnetismo, dei concetti di propagazione in spazio libero ed in guida.

Metodi didattici

L’insegnamento è organizzato con lezioni in aula (64 ore) su tutti gli argomenti elencati nel programma. Durante le lezioni verranno proposte le soluzioni di alcuni esercizi riguardanti lo studio delle antenne, il calcolo dei parametri di alcune tipologie di antenne e di schiere di antenne.

Verifica Apprendimento

L’esame è orale e verte sugli argomenti trattati. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. Alle studentesse ed agli studenti viene chiesto di rispondere tipicamente ad alcune domande, con lo scopo di valutarne il livello di apprendimento e la capacità di analizzare e risolvere problematiche connesse con gli argomenti trattati. A scelta, è possibile concordare con il docente lo svolgimento di una tesina su uno degli argomenti dell’insegnamento, che verrà poi valutata in sede d’esame ed utilizzata come elemento di discussione per lo svolgimento dello stesso. Nella valutazione, oltre al rigore argomentativo, profondità di analisi e completezza della risposta, verranno valutate anche la proprietà di linguaggio e le capacità di integrazione fra i diversi argomenti. Per superare l’esame è necessario raggiungere una valutazione minima di 18 su 30.

Testi

Gli argomenti trattati in questo insegnamento possono essere approfonditi sui seguenti testi: • R.E. Collin, Antennas and Radiowave Propagation, McGraw Hill. • C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, Wiley & Sons. • S.J. Orfanidis, Electromagnetic waves and antennas, http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/ • A. Paraboni, Antenne, McGraw-Hill. • V. Rizzoli, D. Masotti, Lezioni di Sistemi d’Antenna, Vol. 1 e Vol. 2, Progetto Leonardo. • G. Conciauro, L. Perregrini, Fondamenti di Onde Elettromagnetiche, McGraw-Hill.

Contenuti

L’insegnamento prevede lezioni frontali ed esercitazioni sui seguenti argomenti: • Parametri Fondamentali e Figure di Merito delle Antenne Concetti fondamentali e terminologia. Grandezze caratteristiche della radiazione. Parametri fondamentali delle antenne. Formula di Friis ed equazione del Radar. Tipologie di antenne. • Antenne Filiformi ed a Loop Dipolo infinitesimo. Dipolo corto. Dipolo a mezz'onda. Dipolo elettromagnetico. Teoria delle immagini. Antenne a monopolo. Effetti del piano di massa sulle prestazioni di una antenna. Antenne a spira con corrente costante e non uniforme. • Antenne a Schiera Sorgente puntiforme. Schiere di sorgenti puntiformi isotrope. Schiere di radiatori simili. Schiere lineari uniformi. Schiere lineari non uniformi. Antenne superdirettive. Array planari e circolari. Sintesi di antenne a schiera. Schiere continue di sorgenti puntiformi. Schiere Yagi-Uda. • Antenne ad Apertura Teorema di equivalenza. Antenne ad apertura rettangolare. Antenne a tromba. Antenne ad apertura circolare: tromba conica. Riflettori parabolici. Trasformate di Fourier per antenne ad apertura. • Antenne a Microstriscia Antenne a Patch rettangolari e circolari. Parametri: fattore di qualità, larghezza di banda efficienza e polarizzazione. Antenne dielettriche. Antenne per comunicazioni mobili. • Altre tipologie di antenne Antenne a larga banda. Antenne log-periodiche. Antenne ad onda viaggiante, antenne ad onde leaky. Antenne per Onde Corte. Smart antennas, Antenne per sistemi RFID e UWB. Antenne per applicazioni in medicina e biologia. • Sintesi di Antenne Metodo del Polinomio di Schelkunoff. Tecnica di Fourier. Metodo Woodward-Lawson. Sorgenti Lineari di Taylor. • Ricezione e Telerilevamento Temperatura di antenna. Temperatura di sistema. Rapporto Segnale-Rumore. Telerilevamento passivo e telerilevamento attivo (Radar). • Tecniche di misura dei Parametri di antenna Misure e problematiche. Tecniche ed ambienti di misura. Misure di guadagno e direttività. Misure di impedenza e rendimento. Misure di polarizzazione.