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: soluzione 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 analisi numerica del dipolo

Antenna a loop vista come un dipolo magnetico

Cenni di analisi di sistemi NFC

Antenne per RF-ID

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

Elementi parassiti

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

5. Teoria di base delle antenne ad aperture planari

Campo lontano irradiato da una apertura planare con campo di apertura arbitrario

Aperture TEM

Proprietà radiant di aperture TEM uniformi fi forma circolare

Riflettore parabolico

Applicazioni: ricevitori satellitari, radio telescopio

6. 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

7. 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.

8. Laboratorio

Progetto elettromagnetico di: i) atenna planare per applicazioni RF-ID; ii) antenna in microstriscia a polarizzazione circolare.

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

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

- "Antennas and Radiowave Propagation", Robert E. Collin

- "Lezioni di Sistemi d'Antenna", Vol. 1 e Vol. 2, V. Rizzoli, D. Masotti

Metodi didattici

- Lezioni frontali con slide

- Esempi applicativi con antenne realistiche commerciali o progettate dal docente

- Esercitazioni di laboratorio per uso di software elettromagnetici per il progetto di antenne

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale sia sulla parte teorica sia sulle esercitazioni di laboratorio: per la attività di laboratorio, è prevista la produzione di report descrittivi dell'attività

Strumenti a supporto della didattica

Per la totalità degli argomenti trattati sono disponibili dispense prodotte dal docente.

Inoltre, nello studio delle diverse famiglie di antenne, il docente farà continuo riferimento e porterà in aula esempi realistici di antenne oggetto della sua recente attività di ricerca

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Diego Masotti