07941 - CAMPI ELETTROMAGNETICI

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso ha lo scopo di fornire gli strumenti fondamentali per capire i meccanismi di propagazione libera e guidata del campo elettromagnetico. In particolare, al termine del corso lo studente conosce: - i fondamenti dell'elettromagnetismo macroscopico, la formulazione di Maxwell e le corrispondenti equazioni da cui si ricava la propagazione di onde (equazioni delle onde, equazioni di Helmoltz); - tecniche generali per la risoluzione del problema di Maxwell in presenza o meno di sorgenti del campo elettromagnetico - le più importanti grandezze caratteristiche di una antenna (direttività e guadagno, efficienza, superficie e diagramma di radiazione) ed il loro significato -come dimensionare un semplice radio collegamento con antenne ottimizzate in polarizzazione tramite l'equazione di Friis - il comportamento dei principali mezzi trasmissivi, come le guide d'onda e le linee di trasmissione, orientato al loro impiego nei moderni sistemi e circuiti a radio-frequenza.

Contenuti

Postulati elementari dell'elettromagnetismo macroscopico, campo elettrico e magnetico. Richiamo delle Equazioni di Maxwell (EdM) in forma integrale. Sorgenti e utilizzatori.

Passaggio alle EdM in forma differenziale. Condizioni di continuita' del campo su una superficie. Vettori complessi rappresentativi. Le EdM nei fasori. La permittività elettrica complessa.

Relazioni energetiche: il teorema di Poynting e il relativo vettore. Il teorema di unicita' della soluzione.

Il problema omogeneo: una particolare soluzione delle EdM in un dominio mono-dimensionale: le equazioni delle onde nel dominio del tempo e della frequenza. La soluzione generale della equazione di Helmholtz: le onde piane uniformi TEM. Caratteristiche generali, cenno all'integrale generale di onde piane. Cenno su riflessione e rifrazione di onde piane. Metodi per guidare la propagazione: riflessione totale, principio delle fibre ottiche.

Il problema non omogeneo. Possibilita' di soluzione delle EdM attraverso l'uso del potenziale vettore: indicazione della procedura.

Il campo generato da un elemento di corrente e quello di una distribuzione lineare di corrente. Espressione esatta del campo dell'elemento di corrente. Condizioni di campo vicino e lontano.

Il problema della radiazione affrontato attraverso principi di conservazione della energia, linearita', analogia tra campo lontano, onde sferiche ed onde piane locali.

Il momento equivalente, condizioni di campo lontano rispetto alle dimensioni della sorgente.

Antenne e loro caratterizzazione, funzione di radiazione, diagramma di radiazione, grandezze caratteristiche. Caratterizzazione di una antenna in emissione e ricezione. Area efficace, rendimento, guadagno in direttività ed in potenza. Cenno ai vari tipi di antenne. Formula di trasmissione e applicazioni. Progetto di massima di un radiocollegamento.

Testi/Bibliografia

1. - Dispense del corso

2. - G. Conciauro - Introduzione alle onde elettromagnetiche, Mc. Graw Hill

3. - V. Rizzoli, Lezioni di Campi Elettromagnetici, Propagazione libera e antenne, Ed. Progetto Leonardo, Bologna

4. - P. Bassi et alii, "Propagazione di onde elettromagnetiche", Ed. CLUEB, 2006

Metodi didattici

Il corso e' basato prevalentemente su un metodo induttivo. Si cerca cioe' di indurre gli studenti a passare da concetti intuitivi alla formalizzazione matematica necessaria per una trattazione rigorosa. In tal modo si tenta di mantenere alto il livello di attenzione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e un orale. Il voto finale risulta dalla valutazione complessiva di scritto/i e orale. E' possibile visionare ed eventualmente discutere la prova scritta solo all'orale. Candidati la cui prova scritta e' insufficiente dovranno sostenere nuovamente scritto ed orale in un appello successivo.

La validità dello scritto è limitata all'appello corrente

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, PC. Videoproiettore. Valigia didattica per le esercitazioni pratiche sulle antenne

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Vittorio Degli Esposti

Consulta il sito web di Alessandra Costanzo