82072 - ANTENNAS FOR WIRELESS SYSTEMS M

Conoscenze e abilità da conseguire

The role of antenna as strategic interface between transmitter/receiver and channel. Design rules for the principal families of antennas (wire, aperture, and microstrip antennas), and for their combination in array architectures. Exploitation of antennas in modern energy-aware applications, such as radio-frequency energy harvesting or wireless power transfer systems.

Contenuti

1. Metodo di analisi

Richiamo delle equazioni di Maxwell: solutione in un mezzo normale omogeneo

Il problema del mezzo non omogeneo: problema dello scattering and interpretazione dell’antenno come uno scatterer

2. Proprietà dell’antenna in modalità trasmittente a ricevente

Distribuzione di corrente; campo irradiato; coefficiente di riflessione d’antenna, banda operativa d’antenna

In condizioni di campo lontano: potenza irradiata; intensità di radiazione; diagrammi di radiazione; direttività; efficienza di radiazione e guadagno (di potenza); area efficace d’antenna

Disadattamento d’impedenza e di polarizzazione, potenza ricevuta

Equazione di trasmissione di Friis: analisi e progetto di base di un link radio

3. Dipolo elettromagentico e antenna a loop

Analisi in forma chiusa e cenni all’analisi numeirca

Alimentazione dei dipoli tramite line sbilanciate come i cavi coassiali

Antenna a loop vista come un dipole magnetico

Cenni di analisi di sistemi NFC

4. Teoria delle schiere

Fattore di schiera e principio del “pattern multiplication”

Schiere mono- e bi-dimensionali

Schiere schermate

Schiere a scansione elettronica

Schiere intelligenti

Schiere per la ricezione televisiva: Yagi-Uda, log-periodica, e bow-tie

5. Antenne a patch in microstriscia

Descrizione della patch come un array di due aperture magnetiche

Tecniche di alimentazione delle patch

Antenna PIFA miniaturizzate per terminali mobili 2G/3G

PIFA multi-risonanti

Tecniche di inviluppo delle risonanze per l’allargamento della banda

Antenne multibanda per terminali mobili 4G/LTE

Antenne “self-scaling” per applicazioni a banda ultra-larga

6. Antenne rettificatrici

Definizione di antenna rettificatrice (o RECTENNA) sia per recupero energetico a RF sia per Trasmissione Wireless di Potenza: possibili scelte di i) architettura della rectenna, ii) antenna, and iii) sezione rettificatrice.

Metodi per progetto accurato di rectenne.

Esempi di progetto di rectenne e loro applicazioni

7. Laboratorio

Progetto elettromagnetico di antenna multibanda per terminale mobile

Progetto elettromagnetico di un’antenna a patch a banda singola e suo impiego nel progetto circuitale/elettromagnetico di una rectenna a banda singola

Realizzazione di alcuni campioni di antenne a patch a banda singola e loro caratterizzazione in campo-vicino e campo lontano

Testi/Bibliografia

- Slide delle lezioni

- Testi (in italiano): Lezioni di sistemi d'antenna Vol. I e Vol. II, V. Rizzoli e D. Masotti

- "Antenna Theory: Analysis and Design", Constantine A. Balanis

Metodi didattici

Nelle lezioni frontali (mediante proiezione di slides) sono presentati e discussi i principi di funzionamento, i metodi di analisi e di progetto dei principali tipi di antenna, nell'ambito dei sistemi wireless di telecomunicazione. Esempi pratici e prototipi d'antenna saranno descritti/mostrati durante le lezioni. Le ore di laboratorio sono dedicate allo sviluppo di esempi applicativi

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

- L'esame consiste in un colloquio orale volto a stabilire la comprensione da parte dello studente dei principi, delle metodologie e delle esperienze di laboratorio affrontati durante il corso, come pure la sua capacità di applicarli a reali problemi di interesse ingegneristico

Strumenti a supporto della didattica

- Proiezione di slide, lavagna, e prototipi di antenna

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.dei.unibo.it/en/research/research-facilities/Labs/rfcal-rf-circuit-and-antenna-design-lab

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Diego Masotti