Il trasporto dell'informazione, in qualunque sistema di telecomunicazioni, elettronico o fotonico, avviene tramite la propagazione di onde elettromagnetiche. Tali fenomeni sono descritti dalle equazioni di Maxwell, il cui studio metodologico costituisce un punto fondamentale di tutti i curricula in ingegneria elettronica.

L'insegnamento ha come obiettivo l'apprendimento degli aspetti fondamentali della propagazione ondosa. Per quanto riguarda la progagazione guidata, lo studente alla fine dell'insegnamento dovrebbe essere in grado di analizzare circuiti a parametri distribuiti (calcolo del coefficiente di riflessione, calcolo della potenza trasferita al carico, soluzione delle linee mediante uso della carta di Smith, risposta di una linea di trasmissione ad un impulso di tensione o corrente); caratterizzare la propagazione in una guida d'onda rettangolare (modo fondamentale, modi superiori, progetto di una guida in funzionamento monomodale); caratterizzare un generico dispositivo a microonde mediante la matrice di diffusione. Per quanto riguarda la propagazione libera, lo studente alla fine dell'insegnamento dovrebbe essere in grado di descrivere matematicamente il campo elettromagnetico e la sua polarizzazione in termini di onde piane nel vuoto e in mezzi materiali; correlare i parametri di propagazione dell'onda ai parametri costitutivi del mezzo; caratterizzare la riflessione e trasmissione di onde piane incidenti su una interfaccia piana per incidenza normale ed obliqua; calcolare le condizioni di radiazione in campo lontano; calcolare il campo elettromagnetico irradiato da una antenna a dipolo; caratterizzare una generica antenna in termini di diagramma di radiazione, direttività e resistenza di radiazione; utilizzare la formula di trasmisione di Friis nel caso di un collegamento ideale tra due antenne; calcolare il diagramma di rdiazione di una schiera di antenne lineari; descrivere il funzionamento di un sistema di comunicazioni via satellite e calcolarne il bilancio di potenza.

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 proprieta' energetiche del campo elettromagnetico. Matematica di base e capacita' di calcolo con numeri complessi e vettori. Calcolo integrale e differenziale di campi vettoriali. Funzioni di variabile complessa e trasformata di Fourier. Conoscenze di base su equazioni differenziali a derivate ordinarie del secondo ordine.

Introduzione (0.5 CFU) Onde e fasori (0.5 CFU) Linee di trasmissione (1.5 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 ( 0.5 CFU): Definizione dei parametri di diffusione e loro applicazioni. 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. 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. Propagazione delle onde piane nel vuoto e nei 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. 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. Cenni ai sistemi di comunicazione via satellite (0.5 CFU)

Sono previste 6 ore di lezione e 1.5 ore di esercitazione alla settimana. I laboratori saranno organizzati in orari liberi dalle lezioni istituzionali con una suddivisione in gruppi che puo' cambiare da un laboratorio all'altro. LABORATORI (2 CFU) Laboratorio 1: Transitori su linee di trasmissione (3 ore) Laboratorio 2: Misura di parametri scattering di componenti in microstriscia mediante analizzatore di reti (3ore) Laboratorio 3: Simulazione della propagazione in guida d'onda rettangolare con un software commerciale (3ore) Laboratorio 4: Simulazione del diagramma di irradiazione di una antenna a trombino con un software commerciale (3ore) Sara' possibile effettuare la prenotazione sul sito del LED dove sara' inserito il calendario con i turni di ciascun laboratorio.

F.T. Ulaby, U. Ravaioli, Fondamenti di campi elettromagnetici, Pearson, 8a ed., gennaio 2021. D. Pozar, Microwave Engineering, Addison Wesley, 3rd edition, 2005. P. Savi, Microwave and antennas, CLUT, 2019. Sul portale della didattica saranno disponibili: le informazioni e gli avvisi riguardanti gli aspetti organizzativi del corso, le slides utilizzate a lezione ed un formulario.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... L'esame consiste in una prova orale (valutata in trentesimi con massimo 30/30). La prova orale (durata 30 minuti circa) consiste in domande di teoria e nella soluzione di problemi relativi agli argomenti svolti. Il voto finale e' dato dal voto della prova orale a cui si sommano gli eventuali punti di laboratorio (0.5 trentesimi per ogni laboratorio frequentato). Si potra' avere 30 e lode solo con 30 di orale e almeno due laboratori frequentati. Non è possibile utilizzare libri di testo o appunti durante l'esame (si puo' solo utilizzare il formulario disponibile sul sito del corso). Per effettuare la prenotazione all'esame, verra' inviato a fine corso un link ad una tabella excel con un elenco di date e ciascuno potra' prenotarsi nella data desiderata.

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.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

L'esame consiste in una prova orale (valutata in trentesimi con massimo 30/30). La prova orale (durata 30 minuti circa) consiste in domande di teoria e nella soluzione di problemi relativi agli argomenti svolti. Il voto finale e' dato dal voto della prova orale a cui si sommano gli eventuali punti di laboratorio (0.5 trentesimi per ogni laboratorio frequentato). Si potra' avere 30 e lode solo con 30 di orale e almeno due laboratori frequentati. Non e' possibile utilizzare libri di testo o appunti durante l'esame (si puo' solo utilizzare il formulario disponibile sul sito del corso). Per effettuare la prenotazione all'esame, verra' inviato a fine corso un link ad una tabella excel con un elenco di date e ciascuno potra' prenotarsi nella data desiderata.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

EVALUATION CRITERIA The final grade will be the result of the oral test (max. 30lode/30)