ECTS - University of Pisa
Gli studenti acquisiranno le conoscenze circa i criteri di progetto e i parametri caratteristici delle principali tipologie di antenne: antenne filari, antenne a spira, antenne ad apertura, antenne a tromba, array di antenne, antenne stampate, antenne a riflettore, antenne paraboliche.
Students will have acquired knowledge about the main design criteria and characteristic parameters of different antenna technologies: wire antennas, loop antennas, aperture antennas, horn antennas, array antennas, printed antennas, reflector antennas, parabolic antennas
Discussioni con studenti durante lo svolgimento delle lezioni
Discussion with students during course classes
Alla fine del corso gli studentii saranno in grado di scegliere l'antenna piu' adatta per un sistema wireless, radar o sistema di comunicazione.
By the end of the course the students will know how to choose the most suitable antenna for a wireless system, radar or communication system.
Attraverso piccoli progetti svolti in classe, gli studenti utilizzeranno SW commerciali per l'analisi di dispositivi passivi.
During the computer lab classes, small projects will be carried out in order to understand how to use commercial electromagnetic software for the analysis of antennas
Gli studenti avranno l'occasione per capire come la teoria dei campi elettromagnetici possa essere applicata all'analisi e al progetto di sistemi radianti.
Students will acquire and/or develop an awareness of how the basic electromagnetic theory can be applied to the analysis and design of antennas.
Discussioni con gli studenti durante le lezioni in classe
Discussion with students during course classes
Teoria delle linee di trasmissione, teoremi fondamentali dei campi elettromagnetici, strumenti per l'analisi dei crcuiti elettrici
Transmission line theory, fundamental theorems of electromagnetic fields, tools for the analysis of electrical circuits
Lezioni frontali con slide Power Point
Lecturers with Power Point slides
Introduzione alle antenne e ai sistemi wireless. Parametri caratteristici delle antenne trasmittenti: regione di campo lontano e proprietà del campo irradiato; polarizzazione, diagrammi di irradiazione, piani principali di radiazione, HPBW, SLL, F/B ratio, Rapporto assiale, componenti copolari e cross-polari. Direttività, guadagno, efficienza di radiazione. Circuito elettrico equivalente di un'antenna trasmittente, Return loss e impedenza di ingresso. Altezza efficace. Circuito elettrico equivalente di un'antenna in ricezione, area efficace. Formula del collegamento (formula di Friis), formula del radar.
Derivazione dell'espressione dei campi E e H irradiati da una sorgente elettrica/magnetica attraverso l'introduzione dei potenziali elettromagnetici. Espressioni approssimate nella regione di campo lontano (approssimazione a raggi paralleli).
Sorgenti elettriche lineare: proprieta' del campo irradiato al variare della distribuzione di corrente: Esempi: corrente uniforme e corrente cosinusoidale; effetto di una variazione di fase lineare della corrente. Estensione al caso di sorgenti magnetiche atrraverso il teorema di dualità.
Antenne filari rettilinee: parametri caratteristici al variare della lunghezza elettrica. Antenne a spira: elementare o risonante (quadrata). Antenne a spira con piu' avvolgimenti.
Introduzione sugli array di antenne. Antenne a due elementi: esempi con dipoli. Array endfire o broadside; condizione di assenza di grating lobe. Fattore di array e fattore di elemento. Array lineari e array planari.
Antenne a riflettore. Teorema delle immagini. Monopoli su piano di massa.
Introduzione sulle antenne ad apertura, principio di equivalenza. Espressione del campo irradiato da una apertura rettangolare/circolare attraverso la conoscenza delle correnti equivalenti. Antenne a tromba: settoriale sul piano E, settoriale sul piano H, tromba piramidale.
Antenne a riflettore parabolico. Parametri geoemetrici e principio di funzionamento. Analisi delle prestazioni attraverso tecnica a raggi o correnti indotte sul riflettore.
Antenne stampate. Antenne a microstriscia in polarizzazione lineare e circolare. Analisi mediante modello a cavità. Tecniche di alimentazione.
Analisi di datasheet di antenne commerciali. Presentazioni di SW elettromagnetico per l'analisi e la progettazione di antenne (CST Microwave Studio)
Introdution to antennas and wireless systems. Characteristic parameters of transmitting antennas: far-field region and far-field properties; polarization, radiation pattern, principal planes, HPBW, SLL, F/B ratio, Axial Ratio, co-polar and cross-polar components. Directivity and antenna Gain, radiation efficiency. Electric equivalent circuit of a transmitting antenna, return loss and input impedance. Efffective height. Electric equivalent circuit of a receiving antenna, effective area. Radio link equation (Friis equation) and radar equation.
Field expressions in terms of electromagnetic potentials for both electric and magnetic sources. Far-field expressions (parallel ray approximation).
Linear electric sources: properties of the radiated field versus the source electrical length. Examples: uniform current, linear phase shift, cosinusoidal taper. Extension to magnetic linear sources and duality thoerem.
Rectilinear wire antennas: characteristic parameters versus the electrical length. Loop antennas: elementary loop and resonant loop. Multi-turn loops.
Array antennas. Two-element arrays: examples with dipoles. Endifire and broadside arrays, constraints to avoid grating lobes. Array factor and element factor. Linear and planar arrays.
Antennas with reflectors. Image theorem. Monopoles on a ground plane.
Introduction to aperture antennas. Equivalence principle. Equations for the field radiated by a rectangular/circular aperture by exploiting the equivalent currents. Horn antennas: E-plane sectoral horn, H-plane sectoral horn, pyramidal horn.
Parabolic reflector antennas. Geometrical parameters and basic principles. Performance analysis thorugh Geometrical Optics oand Physical Optics.
Printed antennas. Microstrip antennas (linearly or circularly polarized). Cavity model and feeding techniques.
Datasheet of commercial antennas. Introduction of a commercial electromagnetic solver for the analysis and design of antennas (CST Microwave Studio)
Warren L. Stutzman, Gary A. Thiele; Antenna Theory and Design; Wiley
C. Balanis; Antenna theory: analysis and design, Wiley
Warren L. Stutzman, Gary A. Thiele; Antenna Theory and Design; Wiley
C. Balanis; Antenna theory: analysis and design, Wiley
L'esame consiste in una prova orale. Durante la prova orale il candidato discute davanti ad almeno un paio di docenti alcuni argomenti del corso selezionati dai docenti. In media, una prova orale dura da 30 a 60 minuti.
The exam is made up of one oral test. During the oral test the candidate is required to discuss with (at least) two professors about a few course topics that are chosen by the professors. On average, the interview takes between half-an-hour and one hour.
