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CAMPI ELETTROMAGNETICI
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le competenze teoriche e metodologiche fondamentali relative ai dispositivi e circuiti operanti alle microonde, con particolare riferimento ad antenne, dispositivi guidanti e circuiti risonanti.
Lo studente sarà in grado di comprendere i principi fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a microonde, partendo da configurazioni elementari fino ad arrivare a strutture più complesse. Saranno inoltre forniti gli strumenti teorici per l’analisi e la modellizzazione dei dispositivi radianti e guidanti, nonché le basi per la loro progettazione tramite esercitazioni pratiche.
Prerequisiti
Nozioni di base dei campi elettromagnetici: onde piane e loro proprietà. Natura vettoriale del campo EM. Corrente, tensione e impedenza lungo linee di trasmissione.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene mediante prova orale.
Nel corso dell’esame sono generalmente poste due domande: una relativa alla Parte I del programma e una relativa alla Parte II o III, al fine di accertare la preparazione dello studente sull’intero programma.
È prevista la possibilità di sostenere una prova intermedia (intracorso), generalmente nel mese di dicembre, relativa alla Parte I del programma. In tale occasione è richiesto allo studente di rispondere a una sola domanda in forma scritta.
L’esame deve essere completato entro la sessione d’esame successiva, in corrispondenza di uno degli appelli previsti, mediante una seconda domanda in forma orale relativa alla Parte II o III del programma.
A ciascuna domanda è assegnato un punteggio da 18 a 30. Il voto finale è la media aritmetica dei voti conseguiti nelle diverse domande.
30 – 30 e lode (Eccellente)
Lo studente dimostra una conoscenza completa e approfondita dei principi fisici e dei modelli matematici relativi ai dispositivi radianti, guidanti e risonanti. È in grado di impostare e sviluppare correttamente la trattazione analitica dei problemi proposti, interpretare criticamente i risultati ottenuti e collegare in modo organico i diversi argomenti del corso. Utilizza con piena padronanza il linguaggio tecnico-scientifico e mostra autonomia di analisi anche nell’affrontare problemi non trattati direttamente durante il corso ma ad esso strettamente correlati.
28 – 29 (Ottimo)
Lo studente dimostra una conoscenza approfondita degli argomenti del corso e una solida comprensione dei principi fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a microonde. È in grado di analizzare correttamente antenne, guide d’onda e circuiti risonanti, impostando in modo appropriato la trattazione analitica dei problemi e interpretando correttamente i risultati. L’esposizione è chiara e utilizza una terminologia tecnica adeguata.
25 – 27 (Buono)
Lo studente dimostra una buona conoscenza degli argomenti principali del corso. È in grado di applicare i modelli studiati per analizzare il comportamento dei dispositivi radianti, guidanti e risonanti, anche se con qualche imprecisione nella trattazione analitica o nell’interpretazione dei risultati. L’esposizione è generalmente chiara, pur con alcune imprecisioni terminologiche o concettuali.
22 – 24 (Discreto)
Lo studente dimostra una conoscenza accettabile degli argomenti fondamentali, pur con alcune lacune o incertezze nella comprensione dei modelli teorici. Riesce ad applicare i concetti di base per l’analisi dei dispositivi studiati, ma con limitata autonomia e con difficoltà nell’inquadrare correttamente alcuni aspetti teorici o applicativi. L’esposizione risulta complessivamente corretta ma non sempre pienamente chiara o strutturata.
18 – 21 (Sufficiente)
Lo studente dimostra una conoscenza essenziale dei principi fisici di base relativi ai dispositivi radianti, guidanti e risonanti. È in grado di impostare, seppure con difficoltà, la trattazione analitica dei problemi più semplici, ma manifesta incertezze nell’applicazione dei modelli teorici e nell’interpretazione dei risultati. L’esposizione risulta talvolta poco chiara e la terminologia tecnica non sempre utilizzata in modo appropriato.
Insufficiente
Lo studente dimostra una conoscenza insufficiente degli argomenti del corso e non è in grado di descrivere correttamente i principi fisici fondamentali relativi ai dispositivi a microonde né di impostare la trattazione analitica dei problemi proposti. Sono presenti gravi lacune concettuali e difficoltà nell’applicazione dei modelli teorici.
Testi
Giorgio Franceschetti, "Campi elettromagnetici", Bollati Boringhieri, 1983.
Slide del docente.
Contenuti
Il corso è articolato in tre parti tematiche.
Parte I – Dispositivi radianti e antenne (2.5 CFU)
· Richiami sui campi elettromagnetici: teoria dei potenziali elettromagnetici per il calcolo del campo in presenza di sorgenti. Polarizzazione del campo EM. Zona di Fraunhofer.
· Dipolo elementare e antenna filiforme. Calcolo della distribuzione di corrente su antenne filiformi.
· Parametri delle antenne in trasmissione: resistenza di radiazione, impedenza di ingresso, altezza efficace, direttività, guadagno, diagramma di radiazione.
· Parametri delle antenne in ricezione: tensione a vuoto, area efficace. Condizioni di adattamento in potenza e in polarizzazione.
· Array lineare di antenne con alimentazione a fase costante e a fase progressiva. Reti di alimentazione per array multifascio.
· Campo irradiato da un dipolo in presenza di un piano di conduttore elettrico perfetto (CEP): teorema delle immagini.
Parte II – Dispositivi guidanti (1.5 CFU)
· Guide d’onda metalliche: modi in guida, frequenze di taglio, relazioni di dispersione, diagramma di dispersione, adattamento e perdite. Guida rettangolare.
· Guide e lastre dielettriche: modi guidati e relazioni di dispersione. Confronto tra tecnologie guidanti in funzione della frequenza operativa.
Parte III – Circuiti e cavità risonanti a microonde (2 CFU)
· Definizione e condizioni di risonanza. Risonatori a linea di trasmissione.
· Fattore di merito: significato fisico e definizioni operative. Calcolo del fattore di merito per circuiti a costanti distribuite: metodo perturbativo e metodo della frequenza complessa.
· Cavità risonanti e principali applicazioni (filtri, sensori, dispositivi selettivi in frequenza, acceleratori). Cavità riverberante.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza e comprensione. Al termine del corso lo studente avrà acqusito conoscenze su: i principi fondamentali di funzionamento delle antenne; le proprietà elettromagnetiche delle guide d’onda metalliche e dielettriche; il comportamento dei circuiti e delle cavità risonanti alle microonde; i modelli teorici per l’analisi di tali dispositivi.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Dopo aver superato l’esame, lo studente sarà in grado di: analizzare e progettare il campo irradiato da un’antenna o da una schiera di antenne, in spazio libero e in presenza di un piano di conduttore elettrico perfetto (CEP); valutare le prestazioni radiative e circuitali di un’antenna; analizzare la propagazione in guide metalliche e dielettriche, determinarne le condizioni di funzionamento e il corretto dimensionamento in funzione della frequenza; analizzare e progettare circuiti risonanti e valutarne il fattore di merito per applicazioni quali filtri e sensori.
Autonomia di giudizio. Per superare l’esame, lo studente dovrà rispondere autonomamente a domande teoriche e analitiche a risposta libera, sviluppando così la capacità di giudicare in maniera autonoma la completezza, profondità e correttezza delle risposte fornite.
Abilità comunicative: Lo studente sarà in grado di esporre con proprietà di linguaggio tecnico-scientifico i principi di funzionamento dei dispositivi studiati, spiegare con chiarezza le motivazioni teoriche e tecniche alla base del funzionamento delle antenne e dei dispositivi a microonde studiati, discutere risultati analitici e numerici.
Capacità di apprendimento: Dopo aver superato l’esame, lo studente sarà in grado di approfondire in autonomia argomenti avanzati di propagazione libera e guidata, e applicare le metodologie apprese a dispositivi e scenari più complessi.
Altre informazioni
Codice classe MS Teams: cty4kzl