Campi Elettromagnetici

Classe delle lauree in:
Ingegneria dell’Informazione (L-8)
Tipo di attività
Ambito disciplinare:
formativa:
Ingegneria Elettronica
Caratterizzante
Titolo
Codice
dell’insegnamento:
dell’insegnamento:
Campi elettromagnetici
80414
(CDP)
DOCENTE: Prof. Vincenzo Petruzzelli
Corso di laurea in:
Ingegneria Elettronica e delle
Telecomunicazioni
Settore scientifico
disciplinare: Campi
elettromagnetici (ING-INF/02)
Tipo di insegnamento:
obbligatorio
Anno accademico:
2013 - 2014
CFU:
6
Anno:
Semestre:
secondo secondo
ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE:
Il corso comprende 40 ore di lezioni teoriche (5 CFU), 16 ore di esercitazioni (1 CFU), per complessive 56
ore.
PREREQUISITI:
Conoscenze delle operazioni di derivata e integrazione di funzioni continue o continue a tratti; integrazione di
equazioni differenziali ordinarie; trasformate di Fourier e Laplace; conoscenza dei principi fondamentali dei
fenomeni elettromagnetici statici e dinamici.
OBIETTIVI FORMATIVI:
La disciplina si propone di indagare sulle problematiche generali della propagazione elettromagnetica con
particolare riferimento alle recenti innovazioni tecnologiche nel campo dell’ingegneria industriale, delle
telecomunicazioni e dell’informazione..
PROGRAMMA:
1. Equazioni di Maxwell, condizioni al contorno, relazioni costitutive (0.75 CFU: 6T).
2. Teoremi generali (0.75 CFU: 6T): Teorema di Poynting. Teorema di unicità. Teorema di Lorentz. Principi
di equivalenza.
3. Onde piane e Polarizzazione (1.375 CFU: 8T-6E): Velocità di fase ed impedenza d’onda. Classificazione
delle onde piane. Polarizzazione circolale, lineare, ellittica. Diagramma della polarizzazione in coordinate
rettangolari e circolari.
4. Onde stazionarie e rapporto di onda stazionaria ((0.25 CFU: 2T).
5. Incidenza all’interfaccia dielettrico/conduttore (0.5 CFU: 4T): Onde TE e TM. Coefficiente di riflessione.
Angolo di Brewster. Propagazione in guide d’onda metalliche a piani paralleli. Modi TE, TM e TEM.
6. Riflessione e rifrazione all’interfaccia dielettrico/dielettrico (0.5 CFU: 4T): Coefficiente di trasmissione e
ROS. Legge di Snell. Angolo di Brewster e angolo critico di riflessione totale. Propagazione in guida
d’onda a lastra piana. Modi TE e TM.
7. Linee di trasmissione e Carta di Smith (1.875 CFU: 10T-10E): Equazione dei telegrafisti. Parametri
primari e secondari. Trasformatore di impedenza. Adattamento con singolo e doppio stub.
METODI DI INSEGNAMENTO:
Lezioni ed esercitazioni in aula impartite alla lavagna con metodo tradizionale eventualmente supportate da
trasparenti e videoproiettore, lavoro di gruppo in laboratorio, tutoraggio in forma di assistenza individuale.
CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE:
Acquisire la metodologia, la procedura, la tecnica per risolvere, non solo analiticamente ma anche al
computer, i problemi di elettromagnetismo applicato nel campo delle telecomunicazioni e dell’Ingegneria
Elettronica.
SUPPORTI ALLA DIDATTICA:
Le lezioni si svolgono in aula e nel laboratorio di microonde in cui si utilizzeranno appositi kit didattici per la
sperimentazione dei fenomeni propagativi. Le esercitazioni si avvalgono dell’uso di supporti informatici.
Appunti dalle lezioni, dispense del docente, calendario degli esami e avvisi dal sito FTP: http://ftpdee.poliba.it:8000/Petruzzelli/.
CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME:
Esame orale.
TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI:
1. Appunti/dispense del corso in formato elettronico sul sito del DEI: http://ftp-dee.poliba.it:8000/Petruzzelli/.
2. S. Ramo, R. J. Whinnery, T. Van Duzer: Fields and waves in communication electronics. J. Wiley and
Sons.
3. C. G. Someda: Onde elettromagnetiche. Ed. UTET.
ULTERIORI TESTI SUGGERITI:
1) G. Franceschetti: Campi elettromagnetici – Boringheri.
2) R. E. Collin: Field theory of guided waves. IEEE Press.
Degree class:
Industrial Information Engineering
Type of course
Disciplinary area:
Characteristic subject
Electronic Engineering
First level (three year) degree:
Electronic Engeneering
Scientific Discipline Sector:
Electromagnetic Fields (INGINF/02)
Type of course:
compulsory
Academic year:
2013 - 2014
ECTS Credits:
6
Title of the course:
Code:
Year:
Semester:
rd
nd
Electromagnetics Fields
2 year 2
LECTURER:
Prof. Vincenzo Petruzzelli
HOURS OF INSTRUCTION
40 hours of in-class lectures and 16 hours of numerical applications.
PREREQUISITES:
Knowledge of derivative and integral operations, integration methods of ordinary differential equations,
Fourier and Laplace transforms, fundamental principles of static and dynamical electromagnetic phenomena.
AIMS:
The course is aimed to investigate the general problems of the electromagnetic propagation with reference to
the recent technological innovations in the fields of industrial, telecommunication and information
engineering.
PROGRAMME:
1. Maxwell’s equations, boundary conditions (0.75 CFU: 6T).
2. Fundamental electromagnetic field theorems and equivalence principles (0.75 CFU: 6T).
3. Propagation of plane waves in homogeneous lossless media. Polarization of electromagnetic waves in
circular and rectangular coordinates. (1.375 CFU: 8T-6E).
4. Stationary waves ((0.25 CFU: 2T).
5. Reflection at metallic and dielectric interfaces (0.5 CFU: 4T). Propagation along metalic waveguides. TE,
TM and TEM modes
6. Reflection and refraction waves at dielectric and dielectric interfaces (0.5 CFU: 4T): Snell’s law.
Brewster’s Angle, total reflection angle. Propagation along slab waveguides. TE e TM modes.
7. Transmission lines and Smith’s chart (1.875 CFU: 10T-10E): The telegrafisti equations. Primary and
secondary parameters. Impedance transformer. Impedance matching.
TEACHING METHODS:
Lectures and numerical applications must be carried out by traditional methods, but eventually supported by
multi-medial aids, team works assisted by individual tutors.
EXPECTED OUTCOME AND SKILL:
At the end of the course, a successful student should have acquired a good ability (methodology, procedures,
techniques) to approach and to solve, analytically and with the aid of the computer, electromagnetism tasks
applied and used in the telecommunication systems.
TEACHING AIDS:
The lectures will be held in the class-room and in the microwave laboratory where suitable educational kits
will be used for the propagation experiments. For the numerical activities suitable software will be used.
Course lecture notes of the teacher, exam schedule on the web site: http://ftp-dee.poliba.it:8000/Petruzzelli/.
EXAMINATION METHOD:
Oral examination.
BIBLIOGRAPHY:
1) Course lecture notes in electronic format: http://ftp-dee.poliba.it:8000/Petruzzelli/,
2) S. Ramo, R. J. Whinnery, T. Van Duzer: Fields and waves in communication electronics. J. Wiley and
Sons.
FURTHER BIBLIOGRAPHY:
1) G. Franceschetti: Campi elettromagnetici – Boringheri
2) R. E. Collin: Field theory of guided waves. IEEE Press.