ANTENNAS FOR WIRELESS SYSTEMS

Docenti: 
Crediti: 
6
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2020/2021
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
CAMPI ELETTROMAGNETICI (ING-INF/02)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Inglese

Obiettivi formativi

Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
− conoscere le teorie di base della propagazione elettromagnetica
− comprendere i meccanismi fisici della propagazione libera a microonde;
− conoscere le principali antenne a microonde;
− conoscere e comprendere i più importanti sistemi wireless a microonde;
− utilizzare e applicare gli strumenti di analisi e progettazione di antenne a microonde.

Prerequisiti

Elettromagnetismo Applicato

Contenuti dell'insegnamento

Equazioni di Maxwell
Condizioni al contorno
Parametri caratteristici delle antenne
Metodi numerici per l’elettromagnetismo
Principio di equivalenza dei campi
Antenne ad apertura
Antenne a tromba
Antenne a microstriscia
Antenne per dispositivi mobili
Smart antenna
Tecnologie di antenne per 5G
Il programma del corso potrà essere integrato da seminari

Programma esteso

La durata di ogni lezione è pari a 2 ore.

LEZIONE 1: Introduzione alle antenne e ai sistemi wireless
LEZIONE 2: Equazioni di Maxwell, proprietà elettriche dei materiali (conduttori, dielettrici)
LEZIONE 3: Condizioni al contorno: campi all’interfaccia tra due materiali generici e tra due dielettrici, campi all’interfaccia con conduttore elettrico perfetto e con conduttore magnetico perfetto
LEZIONE 4: Meccanismo di radiazione: conduttore singolo, coppia di conduttori, dipolo e linea di trasmissione
LEZIONE 5: Parametri caratteristici delle antenne: diagramma di radiazione, densità di potenza irradiata, intensità di radiazione, direttività
LEZIONE 6: Parametri caratteristici delle antenne: efficienza, guadagno, efficienza del fascio, larghezza di banda, impedenza di ingresso
LEZIONE 7: Polarizzazione di onde e antenne
LEZIONE 8: Parametri caratteristici delle antenne in ricezione
LEZIONE 9: Integrali di radiazione e potenziali vettori, antenne a dipolo
LEZIONE 10: Simulazione numerica di un’antenna a dipolo
LEZIONE 11: Principio di equivalenza di campo, antenne ad apertura rettangolare
LEZIONE 12: Antenne ad apertura rettangolare (piano di massa, distribuzione di campo sull’apertura) e circolare
LEZIONE 13: Simulazione numerica di guide d’onda rettangolari e antenne d’apertura
LEZIONE 14: Antenne a tromba E-plane e H-plane
LEZIONE 15: Antenne a tromba piramidali e coniche
LEZIONE 16: Simulazione numerica di antenne a tromba e guide d’onda
LEZIONE 17: Antenne a microstriscia: caratteristiche di base, tecniche di alimentazione, metodi di analisi
LEZIONE 18: Antenne a microstriscia rettangolari: modello a linea di trasmissione
LEZIONE 19: Antenne a microstriscia rettangolari: modello a cavità risonante
LEZIONE 20: Simulazione numerica di antenne a microstriscia
LEZIONE 21: Antenne per dispositivi mobili
LEZIONE 22: Simulazione numerica di antenne dispositivi mobili
LEZIONE 23: “Smart antennas” per comunicazioni con dispositivi mobili
LEZIONE 24: Tecnologie di antenne per le comunicazioni wireless 5G

Bibliografia

C. A. Balanis, “Antenna Theory: Analysis and Design”, Wiley, 2016
D. M. Pozar, “Microwave engineering”, Wiley, 1998
Z. Zhang, “Antenna design for mobile devices”, Wiley, 2017
K. Fujimoto, K. Ito, “Antennas for small mobile terminals”, Artech House, 2018
Articoli scientifici segnalati durante le lezioni del corso.

Metodi didattici

Le attività didattiche comprendono lezioni svolte con l’ausilio del computer/proiettore per mostrare presentazioni multimediali, video e immagini (38 ore). A queste si alternano esercitazioni (10 ore) che prevedono l’utilizzo di software per l’analisi e la progettazione di antenne e dispositivi a radiofrequenza.
Informazioni dettagliate sulle modalità di svolgimento delle lezioni saranno fornite prima dell’inizio del corso. Le lezioni saranno comunque disponibili anche sul sito Elly del corso, per la fruizione a distanza in modalità asincrona.
Il materiale didattico di supporto alle lezioni è caricato sul sito Elly del corso. Per scaricare il materiale è necessaria l’iscrizione al corso.
Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione dell’apprendimento è effettuata tramite una prova orale con domande ed esercizi sugli argomenti trattati durante le lezioni e le esercitazioni, per verificare che lo studente abbia acquisito le conoscenze richieste sulla propagazione elettromagnetica e sui meccanismi di funzionamento delle antenne a microonde. La prova orale è valutata con scala 0/30. Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa.
L’iscrizione on-line all’appello è obbligatoria e va effettuata non più tardi di tre giorni prima della data dell’esame.
Qualora, a causa del perdurare dell’emergenza sanitaria, fosse necessario integrare con la modalità a distanza lo svolgimento degli esami di profitto, si procederà con una prova orale a distanza via Teams del tutto analoga a quella svolta in presenza.
Ulteriori informazioni sulle modalità d’esame saranno fornite agli studenti durante le lezioni e rese disponibili sul sito Elly del corso.
Si invitano gli studenti a leggere con attenzione le guide disponibili sul sito web http://selma.unipr.it/ nella sezione “Esami online” prima di sostenere l’esame in modalità a distanza.