281-00 - UniNa STiDuE

281/00
A.A. 2000/01
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRIESTE
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CORSO DI LAUREA
PROGRAMMA DEL CORSO
DOCENTE
INGEGNERIA ELETTRONICA
ANTENNE
Lucio MANIÀ
INTRODUZIONE.
Definizione di struttura radiante. Classificazione delle principali antenne impiegate nei
sistemi di telecomunicazione. Illustrazione del meccanismo di radiazione: passaggio da
propagazione guidata a propagazione nello spazio libero.
Richiami di teoria dei campi elettromagnetici. Calcolo del campo prodotto da una sorgente
mediante il metodo dei potenziali vettori.
Teoremi e principi impiegati nell'analisi delle antenne: teorema di unicità, principi di
equivalenza, teorema di induzione, teorema di reciprocità..
IL DIPOLO ELETTRICO.
Valutazione del campo irradiato. Vettore di Poynting. Zone di campo vicino reattivo, di
campo lontano (zone di Fresnel e di Fraunhofer) e loro estensione al caso di antenne di
dimensioni finite.
GRANDEZZE CARATTERISTICHE DELLE ANTENNE.
Diagrammi di radiazione. Direttività e guadagno. Polarizzazione di un'antenna. Resistenze
di radiazione e di dissipazione, rendimento. Area equivalente, lunghezza equivalente (in
ricezione e in trasmissione). Relazioni fra i vari parametri di un'antenna.
Illustrazione e valutazione delle varie grandezze caratteristiche nel caso del dipolo elettrico
infinitesimo.
DIPOLO DI LUNGHEZZA FINITA
Rappresentazioni approssimate della corrente presente su un dipolo alimentato in maniera
bilanciata: caso di corrente sinusoidale; valutazione del campo irradiato, dell'impedenza di
ingresso e del guadagno.
Metodi di calcolo della corrente presente sul dipolo: equazioni di Pocklington e di Hallén.
Il metodo dei momenti: suo impiego per la determinazione della corrente presente su un
dipolo.
SCHIERE DI ANTENNE. ANALISI.
Analisi delle schiere lineari:
Considerazioni introduttive. Sistemi di riferimento globale e locale. Fattore di elemento e
fattore di schiera.
Schiere alimentate uniformemente. Costruzione vettoriale del fattore di schiera. Lobi
secondari. Schiere con alilmentazione graduale. Schiere a scansione.
Rappresentazione del fattore di schiera mediante il cerchio unitario di Schelkunoff.
Cenni sull'analisi delle schiere planari.
SCHIERE DI ANTENNE. SINTESI
Sintesi secondo il metodo Dolph-Chebishev. Polinomi di Chebishev, loro proprietà e loro
corrispondenza con il fattore di schiera. Procedura di sintesi e esempi.
IRRADIAZIONE DA APERTURE.
I principi di equivalenza nello studio dell'irradiazione da aperture in un piano di materiale
conduttore perfetto.
Aperture rettangolari e circolari: calcolo del campo a grande distanza in corrispondenza a
diverse distribuzioni di campo elettromagnetico presenti sull'apertura.
TROMBE ELETTROMAGNETICHE
Metodi di analisi delle trombe elettromagnetiche. Esempi di calcolo del diagramma di
radiazione: trombe rettangolari piano E, piano H e trombe piramidali.
Curve universali per l'analisi approssimata delle trombe a sezione rettangolare. Esempi di
progetto di trombe rettangolari.
Dati significativi per l'analisi e la sintesi di trombe coniche.
ANTENNE A RIFLETTORE.
Meccanismo di riflessione su grandi superfici. Geometrie tipicamente usate nelle antenne
di grandi dimensioni. Riflettori parabolici, iperbolici e ellittici.
Metodi di analisi: metodo dell'ottica fisica e metodo del campo di apertura.
Calcolo del campo irradiato in direzione assiale in presenza di un illuminatore generico.
Efficienza di apertura e sua suddivisione in vari contributi.
ANTENNE IN MICROSTRISCIA.
Tipiche configurazioni geometriche impiegate nella realizzazione di elementi radianti in
microstriscia, con relativi sistemi di alimentazione.Principali caratteristiche di tali
elementi.
Meccanismo di radiazione nelle antenne a microstriscia. Schematizzazione di un'an-tenna
in microstriscia mediante modello a cavità risonante. Esempio di analisi nel caso di
elementi a geometria rettangolare.
COMPLEMENTI DI MICROONDE.
Propagazione in guide cilindriche; scomposizione di un campo in modi TE e TM;
definizioni generali di impedenze modali, frequenza di taglio, lunghezza d'onda in guida.
Modi TE e TM in guida rettangolare priva di perdite. Calcolo dell'attenuazione in guida
con piccole perdite. Modi TE e TM in guida circolare. Propagazione in microstriscia.
ESERCITAZIONI:
Uso del calcolatore per la risoluzione di problemi elettromagnetici:
a) Il metodo dei momenti per la valutazione della corrente su un dipolo.
b) Analisi di schiere lineari
c) Sintesi di schiere lineari con i metodi Dolph-Chebishev
d) Esempi di analisi su antenne logaritmiche
Laboratorio microonde:
Misure su componenti in microstriscia e loro caratterizzazione (accoppiatore direzionale,
divisore di potenza, accoppiatore ad anello, oscillatore controllato in tensione, filtro passa
basso).
Misure con banco in guida rettangolare: valutazione del coefficiente di riflessione di un
carico con l'impiego della guida fessurata e visualizzaizone della risposta in frequenza di
un filtro passa banda.
TESTI CONSIGLIATI:
C. Balanis, "Antenna Theory: Analysis and Design"
Elliot,: "Antenna Theory and Design"
Collin, "Antennas and Radiowave Propagation"