48
CAMPI ELETTROMAGNETICI
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso mira a fornire agli studenti competenze teoriche e pratiche avanzate nella progettazione, simulazione e realizzazione di dispositivi elettromagnetici innovativi. Al termine del corso lo studente è in grado di:
1. progettare e modellare dispositivi elettromagnetici complessi mediante strumenti numerici e software CAD;
2. analizzare e ottimizzare componenti basati su superfici riconfigurabili e metamateriali;
3. applicare metodologie avanzate di simulazione e valutazione delle prestazioni in scenari realistici.
Prerequisiti
Conoscenze di base sui campi elettromagnetici e principi fondamentali delle onde radio, inclusi i concetti di propagazione e riflessione delle onde in ambienti complessi. Antenne per le telecomunicazioni.
Metodi didattici
- Lezioni frontali
- Esercitazione al calcolatore
- Esercitazione in laboratorio
Verifica Apprendimento
L’esame consiste nella preparazione di una tesina, concordata con il docente, relativa alla progettazione e simulazione di un dispositivo elettromagnetico avanzato, coerente con gli argomenti trattati durante il corso (ad esempio dispositivi basati su metamateriali, superfici intelligenti riconfigurabili, array avanzati o analisi di propagazione in ambienti complessi).
La prova orale comprende la discussione della tesina e un colloquio sugli argomenti del programma, con l’obiettivo di valutare la capacità dello studente di:
- comprendere e applicare i contenuti teorici e metodologici del corso;
- analizzare e interpretare i risultati delle simulazioni numeriche;
- valutare criticamente le scelte progettuali adottate;
- comunicare le conoscenze acquisite utilizzando un linguaggio scientifico appropriato e presentare in modo chiaro e rigoroso i contenuti teorici e applicativi.
Di norma vengono poste due domande, ciascuna delle quali è valutata con un punteggio compreso tra 18 e 30. Il voto finale corrisponde alla media aritmetica dei punteggi ottenuti nelle diverse domande. È possibile che una delle risposte venga richiesta in forma scritta durante la prova orale, limitatamente alla discussione di aspetti progettuali o numerici.
Criteri di valutazione
30 – 30 e lode: Conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti del corso; eccellente proprietà di linguaggio scientifico; capacità interpretativa originale e approfondita; piena autonomia nell’applicazione delle conoscenze acquisite alla progettazione, simulazione e analisi di dispositivi elettromagnetici avanzati.
26 – 29: Conoscenza completa e approfondita degli argomenti trattati; ottima proprietà di linguaggio scientifico; efficace capacità interpretativa; autonomia nell’applicazione delle conoscenze acquisite alla risoluzione di problemi progettuali e all’analisi dei risultati di simulazione.
24 – 25: Buona conoscenza degli argomenti del corso; buona proprietà di linguaggio scientifico; corretta e sicura capacità interpretativa; capacità di applicare correttamente la maggior parte delle conoscenze acquisite in ambito progettuale e simulativo.
21 – 23: Conoscenza adeguata degli argomenti, ma con limitata padronanza di alcuni contenuti; soddisfacente proprietà di linguaggio scientifico; corretta capacità interpretativa; capacità limitata di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.
18 – 20: Conoscenza di base degli argomenti principali del corso; comprensione elementare del linguaggio scientifico; sufficiente capacità interpretativa; capacità di applicare le nozioni basilari acquisite.
Insufficiente: Gravi lacune nella conoscenza e nella comprensione degli argomenti trattati durante il corso e incapacità di applicare le conoscenze di base acquisite.
Testi
Constantine A. Balanis, “Advanced Engineering Electromagnetics,” Wiley & Sons.
C. A. Balanis, “Antenna Theory: Analysis and Design,” Wiley & Sons.
Andrea Alù, Nader Engheta, “Metamaterials: From Physics to Applications,” Springer.
Eugene Hecht, “Optics,” Pearson Education.
Ulrich Rohde, Ajay Poddar, Georg Böck, “The Design of Modern Wireless Circuits,” Wiley & Sons.
Contenuti
Il corso, di natura progettuale e laboratoriale, è finalizzato a fornire una solida formazione teorica e applicativa nella progettazione, simulazione e analisi di dispositivi elettromagnetici avanzati. Attraverso un approccio hands-on, il corso consente agli studenti di acquisire competenze nell’utilizzo di strumenti e tecniche moderne per la sintesi, modellazione e ottimizzazione di dispositivi innovativi, con particolare attenzione all’impiego di simulatori elettromagnetici commerciali avanzati.
Il corso si concentra sulla progettazione e analisi numerica di dispositivi e sistemi elettromagnetici mediante simulazione elettromagnetica full-wave. Le principali attività didattiche includono:
- Fondamenti di progettazione e simulazione elettromagnetica (1 CFU): introduzione ai flussi di progettazione numerica; utilizzo di simulatori elettromagnetici commerciali; impostazione dei modelli, definizione delle condizioni al contorno e analisi dei risultati.
- Dispositivi a rifrazione e riflessione (1 CFU): studio e simulazione di lenti elettromagnetiche; analisi di sistemi a riflettore completi e loro prestazioni elettromagnetiche.
- Metamateriali e superfici elettromagnetiche avanzate (1.5 CFU): simulazione e modellazione di metamateriali; studio e analisi di superfici selettive in frequenza (Frequency Selective Surfaces, FSS).
- Superfici intelligenti riconfigurabili e array avanzati (1.5 CFU): progettazione e ottimizzazione di superfici intelligenti riconfigurabili (Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS); sintesi di array riconfigurabili per applicazioni radar.
- Propagazione elettromagnetica in ambienti complessi (1 CFU): simulazione della propagazione wireless in ambienti complessi; analisi dell’interazione tra dispositivi elettromagnetici e scenario di propagazione.
RISULTATI ATTESI
Conoscenza e comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente conosce i principi fisici e matematici alla base del funzionamento dei dispositivi elettromagnetici avanzati e comprende le metodologie di modellazione e simulazione elettromagnetica full-wave, nonché le principali tecniche di progettazione assistita al calcolatore per la sintesi e l’analisi di dispositivi a microonde, ottici e terahertz.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di progettare, modellare e simulare dispositivi e sistemi elettromagnetici avanzati utilizzando simulatori elettromagnetici commerciali, di analizzare le prestazioni di lenti, riflettori, metamateriali, superfici selettive in frequenza, superfici intelligenti riconfigurabili e array avanzati, nonché di valutare l’interazione tra dispositivi elettromagnetici e ambienti di propagazione complessi.
Autonomia di giudizio: Per il superamento dell’esame lo studente deve essere in grado di valutare autonomamente le scelte progettuali, i modelli numerici e i risultati delle simulazioni, individuando le soluzioni più efficaci per l’ottimizzazione delle prestazioni dei dispositivi e per la riduzione della complessità e dei costi computazionali.
Abilità comunicative: Il corso e l’esame aiutano lo studente a sviluppare la capacità di comunicare in modo chiaro e rigoroso i risultati delle attività di laboratorio e di progetto, utilizzando una terminologia tecnico-scientifica appropriata e interagendo efficacemente con colleghi e specialisti del settore.
Capacità di apprendimento: A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di aggiornare autonomamente le proprie competenze mediante l’uso di documentazione tecnica e scientifica, anche in lingua inglese, e di applicare nuove metodologie e strumenti di simulazione alla progettazione di dispositivi elettromagnetici innovativi.
Altre informazioni
Codice teams: 96ttr4j