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Alessandra Costanzo

Professoressa ordinaria

Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi"

Settore scientifico disciplinare: ING-INF/02 CAMPI ELETTROMAGNETICI

Coordinatrice del Corso di Dottorato in Ingegneria elettronica, telecomunicazioni e tecnologie dell'informazione

Curriculum vitae

Professoressa Ordinaria all’Università di Bologna, Campus di Cesena, dal settembre 2018. Svolge le sue ricerche nell’ambito del CAD di circuiti e sistemi a RF e microonde, come Multile-input-Multiple Output (MIMO), sistemi UWB, sistemi per identificazione a radiofrequenza (RFID) e “rectenne” (antenne rettificatrici) multi-banda per la raccolta di energia a RF, specializzate per le applicazioni indossabili. Tale attività è svolta mediante lo sviluppo innovative procedure di progetto basata sulla combinazione di teoria elettromagnetica, simulazione numerica e analisi non lineare basata sul metodo del bilanciamento armonico. Studia e sviluppa sistemi per la trasmissione di potenza senza fili (WPT) adottando sia tecniche near-field che far-field per diverse frequenze di funzionamento e diversi livelli di potenza. Ha sviluppato soluzioni innovative nel campo del monitoraggio strutturale non invasivo, sfruttando l’interferenza elettromagnetica ed il reverse-modelling di array di antenne. E’ Senior Member dell’IEEE, è Associate Editor delle Transaction on Microwave Theory and Techniques.

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Formazione

Laureata con lode in Ingegneria Elettronica nel 1987 presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna. Supera l’esame di stato per l’abilitazione alla professione di Ingegnere nel 1987. Dal 1987 al 1989 riceve un incarico di ricerca dalla società Telettra per sviluppare modelli elettromagnetici di line di Potenza ai fini del loro sfruttamento per la comunicazione dei dati.

Carriera accademica

Dal 1987 al 1989 è titolare di un incarico di ricerca presso il il Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica (DEIS) e la Fondazione Guglielmo Marconi di Bologna.

Nel 1989 vince il concorso per Ricercatrice Universitario nel attuale settore scientifico-disciplinare ING-INF/02 Campi elettromagnetici presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna, e successivamente presso la Scuola di Ingegneria e Architettura.

Nel 2001 vince il concorso per Professoressa Associata nel settore scientifico-disciplinare ING-INF/02 Campi elettromagnetici, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna, con sede a Cesena e successivamente presso la Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna.

Afferisce al Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione “G. Marconi” (DEI), al Centro di Ricerca sui Sistemi Elettronici “E. De Castro” (ARCES), al Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale su ICT (CIRI-ICT).

Attività didattica

Dal 1995 tiene regolarmente, prima in qualità di Ricercatrice e successivamente di Professoressa Associata, corsi accademici per le lauree triennali e magistrali del settore dell’energia elettrica e dell’informazione e per la laurea magistrale in ingegneria biomedica. Tiene corsi di base per lo studio della propagazione elettromagnetica, sia libera che guidata, e corsi avanzati per l’analisi, la caratterizzazione e la modellistica di circuiti e sistemi a microonde sia lineari che nonlineari. Tiene inoltre il corso di Bio-elettromagnetismo per la laurea Magistrale in ingegneria Biomedica con contenuti dedicati anche allo studio di metodi e sistemi basati sulle microonde per la telemetria e la diagnostica medica.

E’ continuativamente relatrice di tesi di laurea triennale che di quella magistrale, ed è tutor di diversi studenti del di dottorato di ricerca.

Attualmente il suo gruppo è composto da quattro studenti di dottorato e un assegnista di ricerca che svolgono la loro attività nei vari progetti di ricerca di cui la Professoressa Costanzo è responsabile.

Attività istituzionali

2008 presidente dell’esame finale de dottorato in Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Tecnologie dell’Informazione (ET-IT).

Dal 2012 è sempre ammessa, in base ai vincoli della VQR, al collegio del dottorato d’Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Tecnologie dell’Informazione (ET-IT).

2015 nominata membro della Commissione giudicatrice per la selezione degli studenti del 30mo ciclo di dottorato in Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Tecnologie dell’Informazione (ET-IT)

2013 nominata membro della Commissione per la selezione di un ricerctore RTD-A nel settore scientifico disciplinare ING-INF02 presso l’Università di Ancona.

2013 nominata membro della Commissione per la selezione di un ricerctore RTD-A nel settore scientifico disciplinare ING-INF02 presso l’Università di Pavia.

Dal 2013 ad oggi è parte della Commissione che assegna I premi a giovani studiosi soci dell’IEEE messi a disposizione dal Chapter MTT-S/AP-S Centro-Sud Italia dell'IEEE.

2015 nominata membro della Commissione per la selezione di un ricerctore RTD-A nel settore scientifico disciplinare ING-INF02 presso l’Università di Perugia.

2016 nominata membro della Commissione per la selezione di un ricerctore RTD-A nel settore scientifico disciplinare ING-INF02 presso l’Università di Perugia.

2014 nominata commissaria esterna per la commisssione dell’esame finale di dottorato in campi elettromagnetici dell’ Università di ROMA la Sapienza

2016 nominata commissaria esterna per la commisssione dell’esame finale di dottorato dell’ Università di Pisa.

2016 nominata commissaria esterna per la commisssione dell’esame finale di dottorato dell’università di Gent (Belgio)

Incarichi accademici

2007-2009 Eletta membro della Giunta di Dipartimento dal consiglio del Dipartimento DEIS

2009-2011 Eletta membro della Giunta di Dipartimento dal consiglio del Dipartimento DEIS

2016-tutt’ora Eletta dal consiglio del Dipartimento DEI membro della Giunta di Dipartimento

2016-tutt’ora Eletta rappresentante del DEI nel Consiglio della Scuola d’Ingegneria ed Architetturato

Attività scientifica

Alessandra Costanzo da più di vent’anni svolge intensamente e continuativamente un’attvità scientifica dedicata all’area dell’ingegneria dell’RF e delle microonde/onde millimetriche, coordinando la formazione scientifica di diversi studenti di dottorato e assegnisti di ricerca. Recentemente coordina un gruppo di quattro studenti di dottorato, un dottorato di alto apprendistato, una studentessa di dottorato visitatrice dall’IRAN ed un assegnista di ricerca biennale ed.

Le aree oggetto di studio sono: (1) sistemi di trasmissione di alta potenza senza contatto in campo vicino, per applicazioni industriali e di ricarica di veicoli elettrici, sia statici che in movimento, con particolare attenzione agli aspetti di teoria elettromagnatica e alla loro modellistica rigorosa; (2) sistemi di irraggiamento di potenza a RF: tecniche intelligenti per realizzare antenne multifascio mediante la modulazione del segnale a RF con un segnale lento; (3) progetto e caratterizzazione di nuovi TAG RFID energeticamente autonomi basati su UWB per la trasmissione delle informazioni e su UHF per la raccolta dell’energia necessaria al loro funzionamento; (4) progetto di antenne attive a RF multi-banda per la simultanea trasmissione di dati e di potenza; (5) tecniche di eccitazione di sistemi a RF a bassissimo consumo (Wake-up radio) mediante ottimizzazione dell’energia per bit del segnale trasmesso; (6) progetto di antenne attive multibanda per sistemi MIMO a onda millimetrica per future applicazioni 5 G; (7) metodi ed algoritmi per la modellistica nonlineare ed elettromagnetica di sistemi compatti a RF. (8) Innovativi lettori RFID capaci non solo di identificare ma anche di localizzare e tracciare oggetti e persone in ambienti indoor complessi dal punto di vista della propagazione elettromagnetica. (9) sensing di deformazione delle strutture non invasive basato sulla modellistica invrsa di un array di antenne. I finanziamenti per questi progetti vengono sia da enti pubblici che privati, nazionali ed internazionali come: progett finanziati dalla comunità europea nell’ambito del VII programma e delle piattaforme ARTEMIS ed EXCEL, dall’agenzia spaziale europea (ESA) dal MIUR, dai finanziamenti dell’azione COST IC1301, dai fondi Europei per lo sviluppo regionale POR-FESR, dal Ministero della difesa e da diverse compagnie private come IMA spa, Ducati Energia, Nubila.

Interessi di ricerca

Sono interessata allo sviluppo di metodi di analisi e progetto di front-end a RF, integrati con le loro antenne, con particolare attenzione verso gli aspetti di efficienza energetica, miniaturizzazione ed integrazione per future applicazioni pervasive. Queste tecniche risultano infatti indispensabili per l’ottimizzazione a livello circuitale di sistemi wireless che integrano capacità di raccolta di energia, sensing, identificazione e localizzazione. In questo ambito, anche grazie alla collaborazione del mio gruppo con quello di microelettronica dell’Università di Bologna, ho realizzato progetti innovativi di sistemi di antenne rettificatrici multi-banda capaci di catturare energia elettromagnetica dall’ambiente, sfruttando le bande di funzionamento disponibili, e di trattare efficiente l’energia raccolta per un suo uso immediato o futuro. I risultati di queste attività sono dimostrati in diverse lavori scientifici a partire dal 2009. In partcolare abbiamo realizzato innovative topologie di rectenne multibanda sia su substrati tradizionale che sperimentando nuovi materiali, come tessuti, dielettrici e conduttivi, e materiali magneto-dielettrici progettati specificatamente e poi caratterizzati dal punto di vista elettromagnetico per applicazioni indossabili. Questo sistema ha dato origine a un brevetto internazionale Abbiamo anche studiato versioni innovative di circuiti per la conversione RF-DC dell’enegia che consentono il loro funzionamento a partire da potenze dsponibili estremamente ridotte, quali quelli che si trovano disponibili nei correnti ambienti umanizzati.

Un’altra area di interesse riguarda la modellistica di interi link a RF a livello circuitale, sia SISO che MIMO, includendo tra I blocchi descrittivi anche la modellistica del canale radio e dell’effettivo layout delle antenne. Ho messo a punto una procedura per definire nuove figure di merito che comprendono sia le prestazioni del sottosistema nonlineare che quelle della parte radiante, in modo da formulare le specifiche di un sistema a RF direttamente in termini di prestazioni in campo lontano. In questo modo le interazioni tra antenna e front-end e la loro effettiva connessione possono essere previste con estrema precisione. In questo ambio ho anche sviluppato degli algoritmi che permettono la generazione di reti neurali dei diversi sottosistemi a partire anche dalla loro simulazione elettromagnetica al fine di

Nel settore della trasmissione di potenza senza contatto, in particolare quando le potenze in gioco sono elevate (>100 W) abbiamo ottenuto risultati molto significativi dal progetto di un sistema di un sistema di accoppiamento reattivo alimentato e controllato da trasmettitori e ricevitori basati sulla nuova tecnologia GaN, in grado di mantenere efficienze alte e costanti al variare delle condizioni di carico. Anche in questo caso il problema è stato affrontato prima dal punto di vista teorico per potere derivare accurati modelli circuitali sia della parte attiva che di quella passiva, al fine di consentirne l’ottimizzazione in base alle reali di terminazioni del sistema. Un altro sistema interessante è stato sviluppto per trasferire più di 1 kW aun braccio rotante, tipico degli ambienti industriali. In questo caso abbiamo anche dimostrato la simultanea trasmissione di potenza e di dati mediante una tecnica si sensing passiva.

Premi e riconoscimenti

  1. Dal 2013 le è stato assegnato il titolo di Senior Member dell’IEEE.
  2. Dal 2015 è stata eletta Direttrice del comitato tecnico di IEEE MTT-26 “Wireless power transmission and conversion”
  3. Dal 2014 al 2015 è stata eletta vice-direttrice del comitato tecnico di MTT-26 “Wireless power transmission and conversion”.
  4. Dal 2015 e stata eletta rappresentante dell’Unità di Ricerca di Bologna nella SiEM e fa parte del Consiglio Scientifico.
  5. Dal 2015 fa parte dell’ AdCom dell’ IEEE CRFID eletta dall’ MTT-S AdCom rappresentante dell’IEEE MTT Society.­­­
    1. Dal 2016 è Distinguished Lecturer del IEEE CRFID per la relazione: “Smart Beaming of RFID Reader for Data and Power Transfer”.
  6. Dal 2016 è Chair del comitato di gestione del nuovo giornale IEEE Journal on RFID
  7. 2013 IEEE MTT-S undergraduate Fellowship per il progetto: “Wearable miniaturized magneto-dielectric (MD) antennas for body area network and wireless power transmission applications”, svolto dallo studente Alex Pacini
  8. 2016 IEEE MTT-S graduate Fellowship per il progetto: “A compact-size eco-compatible solution for simultaneous RF energy harvesting and data communication toward next-generation ultrawideband (UWB)-based RF identification (RFID) systems”, svolto dallo studente di dottorato Marco Fantuzzi
  9. 2016 IMS2016 First Place Award, Student Design Competition on “Wireless Energy Harvesting”, Vincitori gli studenti di dottorato Massimo Del Prete, Marco Fantuzzi.
  10. 2016 7th COST Meeting Student Design Competition on “UWB-UHF systems for improved reader-Tag distance”, vincitore lo student di dottorato, Marco Fantuzzi.
  11. 2010 DEIS-UNIBO Best Invited Paper Award: “Integration of numerical and field-theoretical techniques in the design of single- and multi-band rectennas for micro-power generation”.
  12. 2016 viene selezionata dall’Ateneo di Bologna come Docente idonea a beneficiare dell’incentivo in base alla legge 240/2010.

Appartenenza a comitati scientifici e editoriali

  • Dal 2015 è chair del’ MTT-26: “Wireless power transfer and Conversion”
  • Nel 2013-2014 è stata vice-chair del MTT-26: “Wireless power transfer and Conversion”
  • Dal Novembre 2015 è Associate editor delle IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques.
  • Dal 2014 è Associate editor della rivista: Wireless power Transfer University, Cambridge University Press.
  • Dal Novembre 2013 è Associate editor della rivista: International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Cambridge University Press
  • Dal 2016 è chair dello: Steering Committee dell’ IEEE Journal of RFID
  • Dal 2012 è membro del Comitato tecnico (TPRC) dell’International Microwave Symposium (IEEE- IMS).
  • Nel 2016 è chair del sottocomitato SC35 “Wireless power transfer”, del Comitato tecnico (TPRC) dell’International Microwave Symposium (IEEE- IMS).
  • Nel 2014 è stata general chair di Workshop, focus e special sessions dell’ European Microwave Conference (EuMW)
  • Dal 2012 al 2015 è membro del Comitato tecnico (TPC) della European Microwave Conference (EuMW).
  • Nel 2014 e 2015 ha organizzato le sessioni tecniche Women in Microwaves, nell’ambito della EuMW (European Microwave Week (EuMW).
  • Nel 2017 sarà membro del Comitato tecnico (TPC) della European Microwave Conference (EuMW).
  • Ha organizzato numerosi workshop e sessioni nell’ambito di congressi internazionali di riferimento nel settore delle microonde come:
  • European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP),
  • IEEE-IMS
  • IEEE-WPTC
  • EUMW

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