Ingegneria Elettronica - Electronics Engineering

Dopo un breve ripasso degli ELEMENTI FONDAMENTALI DI CAMPI ELETTROMAGNETICI, necessari per la comprensione del corso, il programma si struttura in una prima parte dedicata allo studio ed analisi delle STRUTTURE GUIDANTI, e una seconda parte relativa ai COMPONENTI CIRCUITALI A MICROONDE. La prima parte comincia con l’introduzione delle proprietà fondamentali dei modi elettromagnetici che si propagano nelle strutture guidanti, fornendo così la metodologia di analisi e le proprietà di propagazione del campo elettromagnetico in guida. Quindi, le strutture guidanti più comuni, ovvero guida rettangolare, cavo coassiale e linea a microstriscia vengono presentate e studiate nel dettaglio. Nella seconda parte viene introdotta la matrice di scattering e le sue proprietà, per la rappresentazione circuitale delle giunzioni a microonde. Quindi elementi circuitali quali gli attenuatori e accoppiatori direzionali vengono rappresentati mediante la matrice di scattering, e la loro struttura fisica viene studiata nel dettaglio. Infine, vengono presentati SOFTWARE PER LO STUDIO DI CIRCUITI A MICROONDE.

Conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi matematica, fisica generale, teoria dei circuiti, teoria dei segnali ed elettromagnetismo di base

Materiale del corso (slide, dispense, articoli) disponibile sul sito e-learning del corso

La modalità di frequenza è "Facoltativa"

La prova orale consiste in due domande di carattere generale, per la verifica della capacità di parlare con il linguaggio corretto e di ragionare sulle tematiche presentate a lezione

1. F. Frezza, A Primer on Electromagnetic Fields, Springer, 2015. 2. F. Frezza and P. Simeoni, Planar Guiding Structures, 2025. 3. R. E. Collin, Foundations of Microwave Engineering. 2nd Ed., Wiley, USA, 2001. 4. D. M. Pozar, Microwave Engineering. 2nd Ed., Wiley, USA, 1998. 5. R. Sorrentino and G. Bianchi, Microwave and RF Engineering. Wiley, USA, 2010.

lezioni, esercitazioni, visite guidate, seminari

Strutture guidanti planari, linee di trasmissione equivalenti per guide bidimensionali. Relazione di dispersione, spettro discreto dei modi guidati, risoluzione grafica. Modi di radiazione, spettro continuo. Fasci a sezione limitata: uso dello spettro angolare, lo “shift” di Goos‐Hänchen. Il metodo della risonanza trasversa, applicazioni elementari. Guide d’onda a “slab” dielettrico, approccio di ottica geometrica. La guida a piatti paralleli parzialmente riempita di dielettrico. La guida d’onda dielettrica non radiativa (NRD). Il metodo della costante dielettrica efficace per guide tridimensionali. La “slot line”. Il metodo dello “spectral domain” per lo studio di strutture planari stratificate. Applicazione elementare del metodo alla slot line. Richiami di algebra e analisi diadica in problemi elettromagnetici. Funzioni di Green diadiche spettrali. Equazioni integrali: soluzione numerica con il metodo dei momenti. Applicazione del metodo alla microstriscia. Decomposizione spettrale dei campi irradiati da un’apertura. Valutazione asintotica di integrali: integrazione per parti, il metodo della fase stazionaria. Calcolo del campo lontano. Introduzione generale allo scattering elettromagnetico e rassegna delle principali applicazioni. Problemi canonici: scattering da strutture cilindriche e sferiche. Richiami sulle funzioni di Bessel e di Hankel. Simulazione di elementi scatteranti generici attraverso “arrays” di cilindri o sfere. Modello a griglia di fili, metodo di Richmond, “point matching”. Filo di lunghezza finita: equazioni integrali di Pocklington e di Hallen, cilindro di lunghezza finita. Scattering in guida d’onda: metodo del “mode‐matching”, iride induttiva in guida d’onda rettangolare. Scattering da strutture periodiche: il teorema di Floquet, espansioni in termini di armoniche spaziali, reticoli di diffrazione. Rappresentazioni integrali per il campo elettromagnetico, equazioni integrali per lo scattering da oggetti bi‐ e tri‐dimensionali di forma arbitraria: formulazioni EFIE e MFIE, soluzioni spurie, equazioni combinate.

Conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi matematica, fisica generale, teoria dei circuiti, teoria dei segnali ed elettromagnetismo di base.

F. Frezza e P. Simeoni, Planar Guiding Structures, 2025, disponibile sul sito web di riferimento. Materiale integrativo (diapositive, articoli tutoriali, note) disponibile sul sito web di riferimento. Materiale propedeutico: F. Frezza, A Primer on Electromagnetic Fields, Springer, 2015.

la frequenza alle lezioni non è obbligatoria

L'esame si svolge mediante una prova orale, collocata dopo il termine dell’insegnamento e della durata massima di un’ora, le cui domande mirano a verificare l'avvenuta acquisizione dei concetti e delle metodologie discussi nel corso, con riferimento agli obiettivi formativi, e in particolare: alla comprensione dei concetti trasmessi durante le lezioni riguardo gli argomenti avanzati di elettromagnetismo applicato di maggiore rilevanza; alla capacità di apprendere in autonomia esprimendo proprie valutazioni sull’importanza degli argomenti trattati nelle applicazioni elettromagnetiche; all’abilità comunicativa dimostrata.

C.A. Balanis, Advanced engineering electromagnetic, seconda edizione, Wiley, 2012. C.A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, quarta edizione, Wiley, 2016. R.C. Booton, Computational methods for electromagnetics and microwaves, Wiley, New York, 1992.

Il metodo di insegnamento principale è la didattica frontale. È previsto altresì lo svolgimento di esercizi per applicare le conoscenze teoriche acquisite. Verranno anche previsti ove possibile seminari e visite guidate.