La trasmissione di segnali in qualunque sistema elettronico o ottico avviene tramite la propagazione di onde elettromagnetiche, il cui studio costituisce quindi un punto fondamentale dei curricula in ingegneria appartenenti al settore dell’informazione. Infatti, oltre alle applicazioni classiche nel campo delle comunicazioni a radiofrequenza, delle microonde e della fotonica, il continuo avanzamento della tecnologia rende necessario considerare i fenomeni di propagazione elettromagnetica anche nella progettazione di molti componenti e sottosistemi elettronici.

L’obiettivo principale del corso "Elettromagnetismo Applicato" è di fornire una solida preparazione di base per la comprensione dei complessi fenomeni di propagazione elettromagnetica nelle applicazioni più rilevanti che un ingegnere fisico potrà affrontare nel corso dell’attività professionale. Questo obiettivo verrà perseguito dotando gli studenti degli strumenti culturali e metodologici indispensabili per acquisire le capacità necessarie per la piena comprensione e l’interpretazione critica dei vari fenomeni che coinvolgono aspetti inerenti all’elettromagnetismo.

Conoscenza e capacità di comprensione dei fenomeni associati ai campi elettromagnetici in regime dinamico, in particolare tempo-armonico, per le applicazioni più rilevanti nel settore dell’informazione.

Applicazione pratica delle conoscenze acquisite mediante lo sviluppo di semplici progetti riguardanti componenti e sottosistemi elettronici a radiofrequenza, dispositivi a microonde e onde millimetriche, antenne, fibre e componenti ottici.

Analisi matematica e geometria di base; in particolare capacità di svolgere calcoli con numeri complessi, vettori, e trasformate di Fourier. Nozioni elementari di fisica sulla propagazione per onde e sui campi elettromagnetici e loro proprietà energetiche.
Capacità di analizzare circuiti elettrici in regime sinusoidale.

Propagazione guidata (40 ore - 4 CFU):
• Propagazione in strutture guidanti unidimensionali (linee di trasmissione) nel dominio del tempo e della frequenza: introduzione dei principali concetti (es. onde progressive e regressive, impedenza caratteristica e adattamento di impedenza, coefficienti di riflessione e trasmissione, ecc.); uso della carta di Smith; analisi e progetto di circuiti a parametri distribuiti. Caratterizzazione del comportamento di dispositivi mediante i "parametri scattering".
• Propagazione in strutture guidanti tridimensionali (guide d’onda): modi di propagazione; guide d'onda metalliche rettangolari; guide d’onda dielettriche e fibre ottiche.
Propagazione libera (40 ore - 4 CFU):
• Polarizzazione delle onde elettromagnetiche; onde piane; onde sferiche.
• Strutture dielettriche stratificate per applicazioni a radiofrequenza e fotoniche (es. filtri dicroici, strati anti-riflesso).
• Irradiazione e diffrazione di onde elettromagnetiche: antenne elementari; diffrazione da aperture.

Il Corso consta di lezioni ed esercitazioni in aula, nonché di esercitazioni di laboratorio. Le esercitazioni in aula sono integrate all’interno delle lezioni e riguardano lo svolgimento di piccoli progetti relativi a quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti.

Tutto il materiale didattico utilizzato sarà reso disponibile attraverso il portale della didattica:
• R. Orta, "Lecture Notes on Transmission Line Theory".
• R. Orta, "Lecture Notes on Electromagnetic Field Theory".
• Copie di lucidi utilizzati nelle lezioni.
• Esercizi analoghi a quelli che verranno proposti nella prova scritta.
Altri testi per la consultazione:
• L. Matekovits, et al., "Campi Elettromagnetici, linee di trasmissione e guide d'onda", Società Editrice Esculapio, Bologna.
• J.D. Kraus, "Electromagnetics", McGraw Hill.
• P.C. Magnusson, et al., "Transmission Lines and Wave Propagation", Crc Press.
• D.M. Pozar, "Microwave Engineering", Wiley.
• F.T. Ulaby, "Fundamentals of Applied Electromagnetics", Prentice Hall.
• B.E.A. Saleh, M.C. Teich, "Fundamentals of Photonics", Wiley.

L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del Corso e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. Coerentemente con questa impostazione, l’esame è costituito da una parte scritta e da una successiva parte orale opzionale. Per sostenere la prova scritta è necessario prenotarsi tramite il portale della didattica, mentre la prova orale può essere sostenuta solo se il voto conseguito allo scritto è di almeno 15/30.
La prova scritta è rivolta ad accertare la capacità di risoluzione di semplici problemi applicativi mediante la somministrazione di 3-4 esercizi, analoghi a quelli assegnati e discussi durante il corso. La durata è di circa 2 ore. Alla prova scritta non è permesso portare testi o dispense, a stampa o manoscritti, eccetto copie della Carta di Smith. Non è altresì consentito l’utilizzo di calcolatori.
Per chi rinuncia a sostenere il colloquio orale, il massimo voto conseguibile è di 26/30, ottenuto limitando a 26 eventuali punteggi superiori.
L’orale sarà prevalentemente rivolto ad accertare un’adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso e potrà includere la discussione dello scritto e dell’attività di laboratorio. Di norma la parte orale dell’esame va sostenuta nell’appello in cui si è superato lo scritto.