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    Giovanni LEONE

    Insegnamento di CAMPI ELETTROMAGNETICI LM - INGEGNERIA DELLE MICROONDE

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA ELETTRONICA

    SSD: ING-INF/02

    CFU: 15,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 120,00

    Periodo di Erogazione: Annualità Singola

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Vengono fornite le basi teoriche necessarie per la comprensione dei fenomeni dell’elettromagnetismo nelle applicazioni dell’ingegneria con riferimento alla propagazione delle onde elettromagnetiche sia nello spazio libero, per i collegamenti wireless, sia nelle strutture guidanti, per i circuiti a parametri distribuiti

    Testi di riferimento

    G. Franceschetti, “Campi Elettromagnetici”, Bollati Boringhieri
    C. Balanis ,”Advanced engineering electromagnetics” , Wiley, 2nd ed
    David M. Pozar , " Microwave Engineering", Wiley, 4th ed
    Robert E. Collin, " Foundations For Microwave Engineering", Mc Graw Hill, 2nd ed

    Obiettivi formativi

    Acquisizione di competenze nella propagazione delle onde elettromagnetiche nelle applicazioni ingegneristiche.
    Capacità di utilizzare in maniera rigorosa di modelli matematici semplici per l’analisi di antenne e circuiti alle microonde.
    Capacità di applicazione delle conoscenze alla soluzione quantitativa di problemi elementari.
    Sviluppo della proprietà di linguaggio tecnico attraverso l’abitudine all’impiego di una terminologia non ambigua, propria delle materie scientifiche.

    Prerequisiti

    Conoscenze attese: Propagazione nelle linee di trasmissione (Laura triennale, Campi elettromagnetici), Concetti basilari sui circuiti a microonde (Laurea triennale, Circuiti a microonde)

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali. Esercitazioni numeriche.

    Metodi di valutazione

    Prova scritta propedeutica e prova orale

    Programma del corso

    Equazioni di Maxwell: formulazione integrale e differenziale. Condizioni al contorno. Relazioni costitutive e proprietà dei mezzi materiali. Teoremi di unicità, equivalenza, reciprocità, di Poynting.
    Soluzioni fondamentali in assenza di sorgenti: onde piane nel vuoto, in un mezzo materiale. Onde omogenee e non omogenee. Riflessione, legge di Snell e coefficienti di Fresnel. Dispersione. Propagazione in un mezzo con perdite (profondità di penetrazione, condizione di Leontovic).
    Antenne in trasmissione. Sorgente filiforme. Altezza efficace, direttività, impedenza di ingresso. Effetto della corrente sul diagramma di irradiazione. Antenne magnetiche. Antenne a fessura.
    Antenna in ricezione. Uguaglianza di altezze efficaci. Trasferimento di potenza in spazio libero.

    Guide metalliche. Formalismo di Marcuwitz-Schwinger, teorema di Helmholtz, modi TEM, TE e TM. Studio dell'attenuazione. Es. cavo coassiale, guida metallica a sezione rettangolare e circolare. Eccitazione dei modi in guida. Cavità risonanti metalliche e loro eccitazione.

    Guide dielettriche. Lastra dielettrica piana. Microstriscie e slot-line. Cenni alle fibre ottiche. Risuonatori dielettrici.
    Guide periodiche.
    Circuiti a parametri distribuiti: analisi nel dominio del tempo.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The course provides the theoretical foundation necessary to understand ythe application of electromagnetism to engineering, with particular reference to electromagnetic wave propagation both in free space, for wireless links, and in waveguides, for distributed parameters circuits.

    Course objectives

    Development of expertise in propagation of electromagnetic waves in engineering applications. Skill of employing rigorously simple mathematical models for the anlaysis of antennas and microwave circuits. Ability to apply them to the quantitative solution of simple problems. Development of the correctness of technical language by scientific terminology.

    Prerequisites

    Required topics: transmission line propagation; microwave circuits fundamentals.

    Teaching methods

    Classroom lessons. Numerical exercises.

    Evaluation methods

    Numerical exercises and oral examination

    Course Syllabus

    Maxwell's equations: integral and differential formulations. Boundary conditions. Constitutive relationship and properties of media. Unicity, equivalence, reciprocity, Poynting theorems.
    Fundamental homogenous solutions: plane waves in free space and in a medium. Homogeneous and inhomogenous waves. Reflectaiom, Snell laws and Fresnel coefficients.
    Dispersive propagation. Lossy medium (Leontovic condition, penetration depth).
    Transmitting antennas. Wire source. effective heigth, directivity, input impedance. Effect of the source current on the radiation pattern. Magnetic antennas. Slot antennas.
    Receiving antennas. Receiving effective heigth.
    Metallic waveguides. Marcuwith-Scwinger decomposition. TEM mode. Power. Attenuation. Parallel plate waveguide, coassial cable.
    TE and TM modes. Modal expansion. Parallel plate and recatngular waveguides.
    Dielectirc waveguides. Dielectric slab. Microstrip.
    Distribute parameters circuits. Equivalent current and voltage. Junctions. Impedance, scattering, ABCS matrices.
    Resonators.
    periodic waveguides

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