ANTENNE
Anno accademico e docente
Non hai trovato la Scheda dell'insegnamento riferita a un anno accademico precedente?
Ecco come fare >>
- English course description
- Anno accademico
- 2021/2022
- Docente
- GAETANO BELLANCA
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ING-INF/02
Obiettivi formativi
- L'obiettivo principale del corso è quello di consentire agli studenti di sviluppare conoscenze approfondite dei principi di funzionamento e delle tecniche di analisi e di progetto delle antenne e dei sistemi di antenna utilizzati nei moderni sistemi di telecomunicazione, nella diagnostica, nella sensoristica e nella medicina. Le conoscenze acquisite consentiranno agli studenti di individuare le differenti famiglie di antenne e di operare le scelte più appropriate per un loro miglior impiego in ambito applicativo.
Durante il corso verranno forniti gli strumenti indispensabili per analizzare, comprendere e progettare antenne e sistemi di antenne e verranno illustrati i modelli matematici e numerici impiegati per il loro studio.
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 di tecniche di simulazione utilizzate 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 di Analisi Matematica, Fisica, Teoria dei Circuiti e Propagazione:
• 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 nel dominio del tempo ed in regime sinusoidale;
• conoscenze delle leggi fondamentali dell’elettromagnetismo, dei concetti di propagazione in spazio libero ed in guida. Contenuti del corso
- Il corso prevede 60 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni in aula.
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. Metodi didattici
- Il corso è organizzato con lezioni in aula 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 antenne e schiere di antenne.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame è orale e verte sugli argomenti trattati durante il corso. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
Allo studente 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 durante il corso.
Per superare l’esame è necessario raggiungere una valutazione minima di 18 su 30. Testi di riferimento
- Copie dei lucidi ed appunti forniti dal docente.
Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi.
• C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, Wiley & Sons.
• J. D. Kraus, R.J. Marhefka, Antennas for all Applications, Third Edition, McGraw Hill.
• W.L. Stutzman, G.A. Thiele, Antenna Theory and Design, Wiley & Sons.
• 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.
