Il trasporto dell'informazione, in qualunque sistema elettronico o fotonico, avviene sempre tramite propagazione di onde elettromagnetiche. Tali fenomeni sono completamente descritti dalle equazioni di Maxwell, il cui studio metodologico costituisce un punto fondamentale di tutti i curricula in ingegneria elettronica e dell'informazione. Oltre alle applicazioni classiche nel campo delle comunicazioni a radiofrequenza, microonde, onde millimetriche e ottica, la continua crescita della tecnologia elettronica rende necessario considerare correttamente i fenomeni elettromagnetici nella progettazione di quasi tutti i componenti e sottosistemi elettronici.

Conoscenza degli aspetti fondamentali della propagazione guidata: linee di trasmissione e guide d'onda. Conoscenza degli aspetti fondamentali della propagazione libera: onde piane e riflessione piana, antenne e schiere di antenne. Abilità ad analizzare semplici circuiti a parametri distribuiti, a progettare circuiti di adattamento e dimensionare guide d'onda rettangolari in un campo di frequenze assegnato. Abilità ad analizzare il comportamento di un dispositivo a microonde dalla misura dei parametri di diffusione in funzione della frequenza. Abilità a definire le caratteristiche di una antenna (guadagno, larghezza di banda, polarizzazione) per una data applicazione e calcolare la potenza ricevuta per un collegamento tra antenne in condizioni ideali.

Conoscenza delle leggi fondamentali che regolano i circuiti elettrici. Analisi di reti in regime sinusoidale. Nozioni elementari di fisica sulle grandezze elettriche, magnetiche ed elettromagnetiche, e sulle proprietà energetiche del campo elettromagnetico. Matematica di base e capacità di calcolo con numeri complessi e vettori. Calcolo integrale e differenziale di campi vettoriali. Conoscenze di base di funzioni di variabile complessa e trasformate di Fourier. Conoscenze di base su equazioni differenziali a derivate ordinarie del secondo ordine.

• Introduzione. Onde e fasori (0.5 CFU) • Linee di trasmissione (3 CFU). Modello a parametri concentrati. Equazioni delle linee e loro soluzione. Transitori su linee di trasmissione. Linee nel dominio della frequenza. Carta di Smith. Adattamento di impedenza. Linee con perdite. • Matrice di diffusione ( 1 CFU). Definizione dei parametri di diffusione e loro applicazioni. • Equazioni di Maxwell e polarizzazione (1 CFU). Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo e della frequenza. Definizione di polarizzazione. Studio della polarizzazione nel dominio dei fasori (lineare, circolare, ellittica). • Onde piane e mezzi materiali (1 CFU). Equazione d’onda nel vuoto e soluzione. Onde piane in mezzi senza perdite. Parametri caratteristici. Onde piane in mezzi con perdite. Riflessione piana: coefficienti di riflessione di Fresnel. • Guide d’onda metalliche (1 CFU). Introduzione e concetti fondamentali. Soluzione generale per modi TEM, TE e TM. Linea modale e parametri della linea modale. Guida d’onda rettangolare, guida circolare e cavo coassiale. Discontinuita’ dielettriche e metalliche. • Antenne ed equazione della trasmissione (1 CFU) . Cenni alla irradiazione in spazio libero. Condizioni di campo lontano. Diagramma di irradiazione. Parametri di antenna. Irradiazione da un dipolo elementare. Antenne in trasmissione. Antenne in ricezione. Equazione della trasmissione. • Schiere di antenne (0.5 CFU). Schiere lineari. Definizione del fattore di schiera. Schiere broaside ed endfire.

Sono previste 6 ore di lezione e 1.5 ore di esercitazione alla settimana. I laboratori vengono organizzati in orari liberi dalle lezioni istituzionali con una suddivisione in gruppi che può cambiare da un laboratorio all'altro. Nel primo e quarto laboratorio vi saranno gruppi di 4 o 5 persone, mentre nel secondo e terzo laboratorio, di carattere descrittivo, vi saranno gruppi di una ventina di persone. Sul sito del LED sarà inserito il calendario con i turni di ciascun laboratorio e sarà possibile effettuare la prenotazione. LABORATORI SPERIMENTALI (1 CFU) 1. Transitori su linee di trasmissione. 2. Misura di parametri scattering di componenti in microstriscia mediante analizzatore di reti (descrittivo). 3. Misure di impedenza mediante linea a fessura. (descrittivo). 4. Simulazione del diagramma di irradiazione di un’antenna a trombino con un software commerciale (CST).

F.T. Ulaby, Fondamenti di campi elettromagnetici, McGraw-Hill, 2004. D. Pozar, Microwave Engineering, Addison Wesley, 3rd edition, 2005. P.Savi, G.Vecchi, “Linee di trasmissione, guide d’onda e antenne: esercizi svolti”, CLUT, 2003. Sul portale della didattica saranno disponibili: le informazioni e gli avvisi riguardanti gli aspetti organizzativi del corso, i testi degli esercizi svolti in aula, le dispense del corso in formato pdf.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;

Exam: Written test; Compulsory oral exam;

... MODALITA’ DI VERIFICA L’esame consiste in una prova scritta (valutata in trentesimi) ed in una prova orale (valutata in trentesimi). La prova scritta (durata 2 ore) consiste nello svolgimento di due o tre esercizi numerici. Durante la prova scritta non si possono portare libri o appunti (verrà distribuito il formulario utilizzato durante il corso). La prova orale (durata 15 minuti circa) consiste in domande di teoria o nella soluzione di un problema semplice. Si può sostenere la prova orale solo se la prova scritta è sufficiente (>=18/30). L’esame scritto si pone l’obiettivo di verificare le abilità di calcolo sugli argomenti sviluppati nel corso, mentre l’esame orale si pone l’obiettivo di verificare le competenze degli aspetti teorici visti a lezione. REGOLE DI VALUTAZIONE Il voto finale è dato dalla media tra il voto della prova scritta e della prova orale a cui si sommano gli eventuali punti di laboratorio (0.5 trentesimi per ogni laboratorio frequentato). I risultati dell’esame scritto vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono prendere visione del compito e chiedere chiarimenti. Per l’’esame orale, verrà proposto un elenco di date e ciascuno potrà prenotarsi inviando un messaggio di posta al docente.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.