Antenne e Propagazione

Informazioni da fornire per ogni singolo insegnamento

 

Denominazione dell’insegnamento:  ANTENNE E PROPAGAZIONE                           

 

Corso di Laurea o di Laurea Magistrale :   Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica                 

 

SSD:  ING-INF/02                                                                   Numero C.F.U.:  9                

 

 

Titolari:  Prof. Adriana Brancaccio (6CFU) e Prof. Giovanni Leone (3 CFU)                              

 

 

 

Obiettivi del corso

 

Il corso ha carattere prevalentemente formativo. L’obiettivo principale è quello di affrontare con rigore matematico la trattazione dei meccanismi che influenzano il collegamento tra antenne inquadrando tale problematica nel più ampio ambito dell’elettromagnetismo nei sistemi di telecomunicazioni. Sono quindi trattate la radiazione, la propagazione e la ricezione di un segnale elettromagnetico, “in spazio libero”. Saranno poi introdotti e trattati i meccanismi della riflessione, della diffrazione, della diffusione.

Si affronta il problema del calcolo del campo in mezzi omogenei mediante l’uso di onde piane e onde cilindriche. Tali concetti sono applicati al calcolo del campo irradiato da sorgenti quali il dipolo, il filo di corrente, l’areola di Hyugens, l’apertura in un piano metallico. Vengono poi introdotti i parametri che caratterizzano le antenne in trasmissione e in ricezione. Particolare rilevanza viene data al concetto di interferenza e quindi agli allineamenti di antenne. L’ottica geometrica viene introdotta e utilizzata come strumento per il calcolo del campo nei collegamenti in presenza del suolo ed in particolare per il collegamento in ambiente urbano. Successivamente, il concetto di diffrazione ed alcuni esempi di calcolo del campo in zona d’ombra vengono introdotti con lo scopo di affrontare il calcolo del collegamento in presenza di ostacoli tra la trasmittente e la ricevente. Vengono forniti i metodi per il calcolo del collegamento in presenza della troposfera, della ionosfera e delle particelle di pioggia, così come dei gas atmosferici.

Le lezioni teoriche sono affiancate da semplici esercizi numerici, svolti anche con l’ausilio del calcolatore, che esemplificano gli argomenti trattati. Inoltre, durante il corso vengono svolte alcune esercitazioni di carattere sperimentale presso il Laboratorio di Elettromagnetismo Applicato del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione.

 

 

 

Programma del corso

1)    Introduzione al corso; richiami sulle equazioni di Maxwell nel dominio del tempo e della frequenza.
2)    Richiami sul potenziale vettore e riduzione delle eq. di Maxwell all’equazione di Helmoltz vettoriale.
3)    L’equazione di Helmoltz scalare; risoluzione in coordinate cartesiane e in coordinate cilindriche, proprietà delle funzioni di Bessel; risoluzione in coordinate sferiche, polinomi di Legendre, proprietà delle onde sferiche.
4)    Campo irradiato da un dipolo elementare. Campo irradiato da un filo di corrente. Campo irradiato da una distribuzione planare di corrente.
5)    Espansione in onde piane e spettro di onde piane. Valutazione con il metodo della fase stazionaria del campo irradiato da un’apertura.
6)    Potenziale vettore di una sorgente tridimensionale di estensione finita. Campo lontano, pattern di radiazione.
7)    Parametri delle antenne in trasmissione e in ricezione: altezza efficace, direttività, guadagno, resistenza di irradiazione, area efficace.
8)    Array lineari: analisi del fattore di array.
9)    Areola di Huygens.
10)    Antenne filiformi: equazione di Hallén.
11)    Campo irradiato da una guida rettangolare troncata.
12)    Campo diffuso da un cilindro conduttore per onda piana incidente polarizzata TM e per filo di corrente. Corrente indotta sul cilindro. Cilindro dielettrico.
13)    Introduzione all’ottica geometrica (espansione in serie di potenze inverse della frequenza dei campi): equazione dell’eiconale; equazione dei raggi; tracciamento dei raggi in un mezzo omogeneo e in un mezzo non omogeneo; cammino ottico; principio di Fermat; riflessione e rifrazione; equazione del trasporto; ampiezza del campo lungo un tubo di flusso.
14)    Collegamento tra antenne in presenza di ostacoli: la diffrazione. L’approssimazione di ottica fisica. Diffrazione da un semipiano c.e.p.. Le funzioni di transizione (GTD e UTD). Esempi di uso dei coefficienti di diffrazione in geometrie realistiche.
15)    Il principio di Huygens e il teorema di equivalenza. Piano assorbitore con foro gaussiano. Ellissoidi di Fresnel.
16)    Antenne ad apertura: direttività di un’apertura a fase uniforme. Apertura circolare. Antenne a parabola.
17)    Propagazione a microonde e onde millimetriche: attenuazione da pioggia: formule teoriche ed empiriche. Assorbimento da gas atmosferici e limiti di utilizzo delle onde millimetriche.
 

Curricula scientifici dei docenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Adriana Brancaccio - Giovanni Leone

 

Competenze attese in ingresso e/o Propedeuticità

 

Risultati d’apprendimento attesi

 

Anno del corso di studio in cui è inserito

2° anno

Testi di riferimento

•    Appunti delle lezioni
•    G. Franceschetti “Campi Elettromagnetici” (Bollati Boringhieri)
•    R.E. Collin “Antennas and Radiowave Propagation”
•    G. Franceschetti, “Electromagnetics: theory, techniques, and engineering paradigms” (Plenum Press, 1997)
•    Stutzman “Antenna Theory and Design”
•    Harrington “Time Harmonic Electromagnetic Fields”

Materiale didattico aggiuntivo

Sono resi disponibili a cura del docente: Adriana Brancaccio - Giovanni Leone

 

Modalità di erogazione

Tradizionale.

Sede

Via Michelangelo - Via Roma 29 Aversa.

Organizzazione della didattica

 

Modalità di frequenza

Obbligatoria

Metodi di valutazione

 

Dati statistici delle votazioni conseguite dagli studenti

 

Calendario delle attività didattiche

Dal 14 settembre al 21 dicembre 2013, sito _____________________

Eventuali attività di supporto alla didattica

 

Orari di ricevimento studenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Adriana Brancaccio - Giovanni Leone

 

Calendario delle prove di esame

Disponibile sul sito esami.ceda.unina2.it e sul sito del docente: Adriana Brancaccio - Giovanni Leone