ADVANCED ELECTROMAGNETICS AND SCATTERING

Obiettivi formativi

ITA GENERALI Il corso intende presentare una panoramica di alcuni argomenti avanzati di elettromagnetismo, di considerevole importanza per le applicazioni, e un’introduzione allo scattering elettromagnetico. Strumenti chiave usati estensivamente per la loro intuitività fisica e potenza rappresentativa sono gli sviluppi modali con i relativi circuiti equivalenti a costanti distribuite e gli spettri di onde piane. Sono inoltre approfonditi i concetti di funzione di Green e di rappresentazione integrale. SPECIFICI • Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso intende presentare una panoramica di alcuni argomenti avanzati di elettromagnetismo, di considerevole importanza per le applicazioni, e un’introduzione allo scattering elettromagnetico. • Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti potranno acquisire una visione d’insieme dell’elettromagnetismo moderno, con particolare riferimento agli aspetti metodologici unificanti e alle tecniche matematiche impiegate, che consentirà loro di orientarsi facilmente nello studio successivo o nelle posizioni lavorative, in virtù della grande generalità dei temi affrontati. In particolare gli studenti avranno appreso in profondità i concetti principali della propagazione guidata e libera, come pure l’approccio ai problemi di scattering, risolti sia in forma chiusa (problemi canonici) che numericamente. • Autonomia di giudizio: Essere in grado di formulare una propria valutazione relativa agli argomenti del corso e alla loro rilevanza applicativa. Essere in grado di raccogliere e valutare criticamente informazioni aggiuntive per conseguire una maggiore consapevolezza relativa agli argomenti del corso. • Abilità comunicative: Saper descrivere gli argomenti del corso. Saper comunicare le conoscenze acquisite sugli argomenti del corso. • Capacità di apprendimento: Strumenti chiave usati estensivamente per la loro intuitività fisica e potenza rappresentativa sono gli sviluppi modali con i relativi circuiti equivalenti a costanti distribuite e gli spettri di onde piane. Sono inoltre approfonditi i concetti di funzione di Green e di rappresentazione integrale.

Canale 1
FABRIZIO FREZZA Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
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.
Prerequisiti
Conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi matematica, fisica generale, teoria dei circuiti, teoria dei segnali ed elettromagnetismo di base.
Testi di riferimento
F. Frezza, Advanced Electromagnetics and Electromagnetic Scattering, disponibile gratuitamente in pdf sul sito web del Corso, 2020. Materiale integrativo (diapositive, articoli tutoriali, note) disponibile sul sito web di riferimento. Materiale propedeutico: F. Frezza, A Primer on Electromagnetic Fields, Springer, 2015.
Frequenza
la frequenza alle lezioni non è obbligatoria
Modalità di esame
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. L'esame include la presentazione orale dei contenuti di un articolo scientifico scelto insieme al docente, su argomenti connessi con il programma del Corso.
Bibliografia
C.A. Balanis, Balanis’ Advanced Engineering Electromagnetics, 3rd Ed., Wiley, 2024. K. Barkeshli, Advanced Electromagnetics and Scattering Theory, Springer, 2015. 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.
Modalità di erogazione
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.
  • Codice insegnamento1042016
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoIngegneria Elettronica - Electronics Engineering
  • CurriculumIngegneria Elettronica (percorso valido anche ai fini del conseguimento del doppio titolo italo-statunitense o italo-francese)
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDING-INF/02
  • CFU6