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CAMPI ELETTROMAGNETICI
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso di Laboratorio di Antenne e Microonde ha l’obiettivo di fornire competenze avanzate nella progettazione e nell’ottimizzazione di antenne e dispositivi a microonde mediante l’impiego di simulazioni numeriche. Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di analizzare le caratteristiche radiative e circuitali di tali dispositivi, di utilizzare strumenti di misura avanzati e di applicare modelli teorici per la loro analisi e modellizzazione. Il corso prevede inoltre esercitazioni pratiche finalizzate a sviluppare un approccio metodologico corretto alla progettazione di dispositivi e circuiti a microonde.
Prerequisiti
Conoscenze di base sui campi elettromagnetici. Fondamenti teorici relativi ai dispositivi radianti, quali antenne filiformi, array di antenne e antenne a patch. Conoscenze fondamentali sui dispositivi guidanti, incluse le guide d’onda metalliche e dielettriche.
Metodi didattici
L’insegnamento è organizzato secondo la seguente articolazione:
- Lezioni frontali: presentazione e discussione dei principali concetti teorici con l’ausilio di slide e lavagna, finalizzata a fornire agli studenti le basi metodologiche e i modelli teorici necessari alla comprensione degli argomenti del corso.
- Esercitazioni al calcolatore: attività pratiche guidate dedicate all’analisi e alla simulazione dei sistemi studiati durante il corso mediante l’utilizzo di software di calcolo e simulazione numerica. Tali attività favoriscono lo sviluppo della capacità di analisi e problem solving, nonché una progressiva autonomia nell’utilizzo degli strumenti di simulazione e nell’interpretazione dei risultati ottenuti.
- Esercitazioni in laboratorio: attività sperimentali e progettuali finalizzate all’applicazione pratica dei concetti teorici. Durante queste attività gli studenti lavorano anche in piccoli gruppi per analizzare problemi, sviluppare soluzioni progettuali e discutere i risultati ottenuti, favorendo lo sviluppo di capacità di collaborazione, autonomia operativa e comunicazione tecnico-scientifica.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene mediante un’unica prova orale.
L’esame consiste nella preparazione e nella discussione orale di una tesina di carattere progettuale, relativa alla progettazione di un’antenna o di un dispositivo a microonde, seguita da un colloquio sugli argomenti trattati durante il corso.
La prova orale è finalizzata a valutare:
- la capacità di affrontare e risolvere un problema progettuale nel campo delle antenne e delle microonde;
- la comprensione degli aspetti teorici e applicativi affrontati durante il corso;
- la capacità di comunicare le conoscenze acquisite utilizzando un linguaggio scientifico appropriato.
Di norma, durante il colloquio vengono poste due domande, che possono includere riferimenti alla tesina progettuale. Il voto finale è espresso in trentesimi e corrisponde alla valutazione complessiva della prova orale, tenendo conto sia della qualità della tesina progettuale sia della discussione degli argomenti teorici e pratici del corso.
Il voto finale è assegnato secondo i seguenti criteri di valutazione:
30 - 30 e lode Eccellente
Lo studente: - dimostra una conoscenza completa e dettagliata dei contenuti del corso relativi alla simulazione numerica e alla progettazione di dispositivi e circuiti a microonde, alle caratteristiche radiative delle antenne e al funzionamento delle reti a microonde; utilizza una terminologia tecnica corretta, individua e spiega con precisione i principali concetti teorici e applicativi, integrando eventuali approfondimenti personali nella propria sintesi; - evidenzia una comprensione eccellente dei modelli teorici e delle tecniche di simulazione e misura trattate, distinguendo chiaramente tra i concetti fondamentali e quelli di supporto; - manifesta capacità ben consolidate di applicare le conoscenze alla progettazione, simulazione e ottimizzazione di antenne, dispositivi guidanti e filtri a microonde, nonché all’interpretazione delle misure dei parametri di scattering; - espone i contenuti del corso in modo chiaro e strutturato: il suo discorso è organizzato, logico, maturo e conciso.
28 - 29 Ottimo
Lo studente: - dimostra una conoscenza approfondita dei contenuti del corso, quali i metodi di simulazione elettromagnetica, l’analisi delle antenne e dei dispositivi a microonde e le tecniche di misura dei parametri di scattering; utilizza una terminologia tecnica corretta e individua e spiega la maggior parte dei principali concetti; - evidenzia una solida comprensione dei modelli teorici e degli strumenti di simulazione e misura utilizzati; - manifesta ottime capacità di applicare le conoscenze alla progettazione e all’analisi delle prestazioni di dispositivi e circuiti a microonde; - espone i contenuti del corso in modo chiaro e articolato, con un discorso organizzato e coerente, pur ammettendo qualche imprecisione.
25 - 27 Buono
Lo studente: - dimostra una buona conoscenza dei principali contenuti del corso, quali i principi di funzionamento delle antenne, dei dispositivi guidanti e delle reti a microonde; conosce i contenuti rilevanti anche se non sempre li spiega completamente; utilizza la terminologia tecnica, ma non sempre con precisione; - evidenzia una comprensione adeguata dei modelli teorici trattati e delle tecniche di simulazione e misura; - manifesta buone capacità di applicare le conoscenze allo studio e alla simulazione di dispositivi e sistemi a microonde; - espone i contenuti del corso in modo generalmente chiaro, ma con un’organizzazione talvolta schematica e con alcune imprecisioni terminologiche.
22 - 24 Discreto
Lo studente: - dimostra un’accettabile conoscenza dei principali argomenti del corso, quali le tecniche di simulazione numerica, l’analisi delle antenne e le rappresentazioni matriciali delle reti a microonde; conosce la maggioranza dei contenuti ma manifesta alcune lacune e mostra una certa confusione in alcuni concetti; - evidenzia una comprensione essenziale dei modelli teorici trattati; - manifesta discrete capacità di applicare i concetti fondamentali allo studio di problemi relativamente semplici; - espone i contenuti del corso in modo corretto ma senza una struttura del tutto chiara e coerente.
18 - 21 Sufficiente
Lo studente: - dimostra una conoscenza limitata dei contenuti fondamentali del corso relativi alla simulazione numerica e alle misure a microonde; conosce i contenuti più rilevanti ma manifesta numerose lacune e individua solo parzialmente i concetti chiave; - dimostra una comprensione basica dei modelli teorici trattati e incontra difficoltà nel collegare tra loro i principali concetti; - manifesta incertezze nell’applicazione delle conoscenze allo studio di problemi di base; - espone i contenuti del corso in modo poco chiaro e talvolta confuso, utilizzando una terminologia tecnica non sempre appropriata.
Insufficiente
Lo studente: - dimostra una conoscenza scarsa e frammentaria dei contenuti del corso relativi alla simulazione e progettazione di dispositivi a microonde e alle tecniche di misura dei parametri S; non conosce i contenuti essenziali e non individua i concetti chiave; - manifesta gravi errori di comprensione dei modelli teorici trattati; - non è in grado di applicare i concetti fondamentali alla risoluzione di problemi di base; - non raggiunge un livello accettabile di chiarezza e articolazione del pensiero relativo ai contenuti del corso.
Testi
Roberto Sorrentino, Giovanni Bianchi, “Ingegneria delle microonde e radiofrequenze, McGraw-Hill.
Giorgio Franceschetti, “Campi elettromagnetici”, Bollati Boringhieri, 1983.
Slide del docente.
Contenuti
Il corso, di carattere progettuale e laboratoriale, ha l'obiettivo di illustrare e applicare i concetti appresi nei corsi di Campi Elettromagnetici I e Dispositivi e Circuiti a Microonde mediante simulazioni numeriche e attività pratiche di misura e realizzazione.
Parte 1: Simulazione e Progettazione di Dispositivi e Circuiti a Microonde (4 CFU)
- Introduzione ai metodi numerici (0,5 CFU);
- Analisi numerica, tramite simulatori commerciali, di antenne filiformi e stampate (inclusi array), con particolare attenzione alle caratteristiche radiative, ricettive e circuitali (1,5 CFU);
- Dimensionamento e ottimizzazione delle antenne studiate (0,5 CFU);
- Analisi numerica, tramite simulatori commerciali, di dispositivi guidanti (guide metalliche e dielettriche) e filtri a microonde (1 CFU);
- Dimensionamento e ottimizzazione dei dispositivi sopra citati (0,5 CFU).
Parte 2: Misure a Microonde (2 CFU)
- Rappresentazioni matriciali di una rete a microonde: Matrici Z, ABCD e S, proprietà della matrice S, Carta di Smith, esercitazioni pratiche (1,5 CFU).
- Analizzatore vettoriale: principio di funzionamento, calibrazione e misurazione dei parametri S di antenne e dispositivi. Le misure potranno riguardare dispositivi progettati nella Parte 1 (0,5 CFU).
RISULTATI ATTESI
Conoscenza e comprensione: Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le competenze necessarie per dimensionare e ottimizzare dispositivi e circuiti a microonde. Sarà inoltre in grado di utilizzare modelli per l’analisi di tali dispositivi e di impiegare simulatori elettromagnetici per l'analisi di tali dispositivi.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Dopo aver superato l’esame, lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze teoriche in contesti pratici di laboratorio, sviluppando competenze di analisi critica e risoluzione di problemi nel campo delle tecnologie delle antenne e delle microonde.
Autonomia di giudizio: Per superare l’esame, lo studente dovrà rispondere autonomamente a domande teoriche, analitiche e progettuali 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 spiegare con chiarezza le motivazioni teoriche e tecniche alla base del funzionamento delle antenne e dei dispositivi a microonde studiati.
Capacità di apprendimento: Dopo aver superato l’esame, lo studente sarà in grado di apprendere autonomamente ulteriori caratteristiche di dispositivi e circuiti a microonde, applicando le metodologie apprese a scenari più complessi.
Altre informazioni
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