Ingegneria delle Microonde

 

Informazioni da fornire per ogni singolo insegnamento

Denominazione dell’insegnamento:   Ingegneria delle Microonde                          

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

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

  Titolari:  Solimene Raffaele                           

 

Obiettivi del corso

 

Il corso si propone di fornire le fondamenta teorica necessarie per la risoluzione di problemi con condizioni al contorno per l'analisi, la sintesi e la rappresentazione del campo elettromagnetico per problemi esterni ed interiori.

 

 

 

Programma del corso

 Richiami: Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale nel dominio del tempo, della frequenza e del vettore d'onda.

Equazione vettoriale delle onde,  di d'Alambert e di Helmholtz, soluzione fondamentale dell'equazione di Laplace ed Helmholtz.

Funzioni di Green. Introduzione alla risoluzione delle equazioni differenziali alla derivate parziali mediante metodo della funzione di Green. Cenni sui problemi di Stum-Liuville

Rappresentazione delle soluzioni dei campi per mezzo della funzione di Green. Potenziali elettromagnetici. Potenziali di Fitzgerald. Gauge omogenea, di Coulomb e di Lorenz.

Teorema di Helmholtz e sue conseguenze sulla decomposizione del campo elettromagnetico in una parte TE e TM. Rappresentazione dei campi  in termini delle componenti trasverse (formalismo di Marcuvitz), rappresentazione dei campi in termini delle componenti longitudinali.

Guide metalliche. Decomposizione modale dei campi. Modi TEM, TE, TM. Formule di Green scalari. Analisi dello spettro dell'operatore Laplaciano per condizioni al contorno di Neumann e Dirichlet.Ortogonalità delle autofunzioni, proprietà degli autovalori, ortogonalità e completezza delle funzioni modali. Dispersione e diagramma di Brillouin. Espansione modale (modo fondamentale e modi di ordine superiore) per guide metalliche a sezione rettangolare, a sezione circolare (studio dell'equazione di Bessel), per il cavo coassiale. Condizione di Leontovic. Attenuazione per guide in regime di piccole perdite per i diversi modi. Eccitazione dei modi in guida.

Cavità risonanti. Richiami sul concetto di risonanza. Rappresentazione del campo in una cavità ideale mediante espansione modale. Proprietà matematiche delle funzioni modali. Cavità reali. Espansione modale e fattore di merito. Cavità accoppiate: una cavità reale eccitata mediante un  cavo coassiale. Cavità risonanti realizzate mediante tronchi di guida a sezione rettangolare e circolare: calcolo delle frequenze di risonanza e del fattore di merito.

Guide dielettriche planari. Modi TE pari e dispari, modi TM pari e dispari, diagrammi di dispersione di Brillouin. Guida dielettrica su piano metallico, il modo quasi TEM.

Strutture periodiche. Linea di trasmissione caricata periodicamente da capacitori: velocità di fase, di gruppo, diagramma di Brillouin, parametri equivalenti per una periodicità piccola rispetto alla lunghezza d'onda, onde di Bloch, onde retrograde. Guida metallica a sezione rettangolare con costante dielettrica variabile longitudinalmente con legge sinusoidale. Teorema di Floquet.

Guide dielettriche periodiche.

Curricula scientifici dei docenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Raffaele Solimene

Competenze attese in ingresso e/o Propedeuticità

 Campi elettromagnetici (Laurea Magistrale) 

Risultati d’apprendimento attesi

Indicatore conoscenza e capacità di comprensione

Grazie al rigore metodologico proprio delle materie scientifiche lo studente matura competenze e capacità di comprensione necessarie per gli studi successivi

Indicatore capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione

L’impostazione didattica prevede che la formazione teorica sia accompagnata da esempi, applicazioni, che sollecitano la partecipazione attiva, l’attitudine propositiva, la capacita di elaborazione autonoma.

Indicatore autonomia di giudizio

Gli argomenti proposti consentono di sviluppare la capacita di elaborare modelli di circuiti alle microonde e di valutare quali informazioni e quali approssimazioni siano utili per la loro analisi e progettazione.

Indicatore abilità comunicative

L'impostazione del corso sviluppa nello studente la proprietà di linguaggio, e lo abitua ad usare una terminologia non ambigua, propria delle materie scientifiche

Indicatore capacità di apprendere autonomamente

Gli argomenti, i metodi e gli esercizi proposti sviluppano la capacita dello studente di identificare i punti importanti, di scegliere la strategia di soluzione e di documentarsi autonomamente,  prima di affrontare problemi di analisi e di sintensi di strutture e circuiti a microonde.

Anno del corso di studio in cui è inserito

 1 anno, Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica

Testi di riferimento

•    David M. Pozar , " Microwave Engineering", John Wiley & Sons Inc; 4 edizione.
•    Robert E. Collin, " Foundations For Microwave Engineering" Second edition Donald G. Dudley, Series Editor.
•    Robert E. Collin, "Field Theory of Guided Waves, IEEE Press Series on Electromagnetic Wave Theory.

 

Materiale didattico aggiuntivo

Sono resi disponibili a cura del docente: Raffaele Solimene

Modalità di erogazione

Tradizionale.

Sede

Via Michelangelo - Via Roma 29 Aversa.

Organizzazione della didattica

 Lezioni frontali/esercitazioni numeriche.

Modalità di frequenza

Obbligatoria

Metodi di valutazione

 Prova orale.

Dati statistici delle votazioni conseguite dagli studenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Raffaele Solimene

Calendario delle attività didattiche

Dal 14 settembre al 21 dicembre 2013, sito http://www.cdcinformazione.unina2.it/calendari

Eventuali attività di supporto alla didattica

 Non previste.

Orari di ricevimento studenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Raffaele Solimene

Calendario delle prove di esame

Disponibile sul sito esami.ceda.unina2.it e sul sito del docente: Raffaele Solimene