Compito di Campi Elettromagnetici del 31 Gennaio 2003

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1 Compito i Campi Elettromagnetici el 31 Gennaio Un'ona piana monocromatica a frequenza ~ 4/', proveniente allo pazio vuoto e avente enita' i potenza : ~ >, incie ortogonalmente u un emipazio ielettrico ( ~ ) ricoperto a un teuto metallico ( ~ :, ~, ~ ) i peore ~. Si etermini (1) la potenza riflea nel mezzo i provenienza ell'ona piana; (2) la potenza tramea nel emipazio ielettrico oltre lo chermo metallico; (3) la potenza iipata nello chermo. 2. Un carico i impeenza " ~ + e' aattato a una linea con impeenza caratteritica 9 ~ + meiante uno tub poto in parallelo alla linea principale e realizzato con una linea in circuito aperto avente impeenza caratteritica 9 ~ 9. In entrambe le linee i miura una velocita' i fae # ~ À. Per una frequenza operativa i./' i etermini: (1) la lunghezza M e la itanza al carico a cui va inerito lo tub, ceglieno tra le poibili oluzioni quella che minimizza la lunghezza M ; l'ampiezza ella tenione (2) ul carico e (3) ulla ezione terminale ello tub quano l'ampiezza ella tenione ulla linea aattata vale = ; (4) la potenza iipata ul carico. 3. Si conieri un ipolo elettrico corto ("' ~) ipoto parallelamente a un piano i maa perfettamente conuttore. Per tale configurazione i valuti (1) la minima itanza al piano i maa a cui eve eere poto il ipolo per maimizzare il moulo campo elettrico nella irezione perpenicolare a eo. Si etermini quini, alla frequenza operativa i 4/', (2) la tenione inotta a vuoto u una pira i raggio 9 ~ pota a una itanza ~2 nella irezione i maima raiazione quano l'ae ella pira riulta parallelo al piano i maa ma perpenicolare all'ae el ipolo e quet'ultimo e' alimentato con una corrente 0~À (. umeno infine che la reitenza i raiazione el ipolo in preenza i piano i maa, per il valore i celto, valga +, i valuti (4) la irettivita' maima ell'antenna.

2 Compito i Campi Elettromagnetici el 15 Novembre Una guia 'ona rettangolare i imenioni ~, ~ À e' riempita a un plama freo avente frequenza naturale ~./'. Per una frequenza i lavoro ~ À./', i verifichi che (1) la propagazione ia unimoale e (2) i etermini la velocita' i fae el moo fonamentale nella irezione longituinale. 2. Con riferimento al circuito i figura, in cui il tratto i linea ++ c ** e' caratterizzato a una attenuazione per unita' i lunghezza ( ) ~ À ) e in tutte le linee i miura una velocita' i fae uguale a quella el vuoto, i imenioni un aattatore a poizionari a initra ella ezione ++ ia (1) in quarto 'ona che (2) a tub parallelo (avente impeenza ~ 9 ). Si valuti poi (3) la potenza iipata u ciacun carico nel cao in cui uno ei ue aattatori preceentemente progettati riulti inerito. ( 9 ~ +, " ~ +, " ~ +, ~ 4/', = ~ =, ~ +, (( ** ~, )) ** ~, ++ ** ~ ) g D C u1 V g ' u2 ' 3. Un'antenna marconiana pota u un terreno che puo' eere conierato un buon conuttore, e' intallata a itanza ~ a uno chermo conuttore elettrico perfetto coi' come inicato in figura. Si etermini (1) l'epreione el iagramma i raiazione ia nel piano &' che nel piano %& e (2) la potenza iipata u un'analoga antenna marconiana rionante pota in campo lontano a 2allo chermo conuttore e chiua u un carico ~. z " + p.e.c. λ/4 p.e.c. u y

3 Compito i Campi Elettromagnetici el 13 Settembre Un'antenna a mezz'ona e' immera in un emipazio ielettrico, caratterizzato a cotante ielettrica relativa ~, coi' come chematizzato in figura. Sull'antenna incie un'ona piana in polarizzazione parallela avente ampiezza el campo elettrico, b ~ = e angolo i incienza ~. Si etermini (1) la potenza iipata ul carico 9 " ~ + u cui e' uppota chiua l'antenna. ' = r 1 ~ =9 r,b 2. Per il circuito i figura i valuti (1) il coefficiente i rifleione i tenione alla ezione e (2) i aatti a initra i tale ezione tramite un traformatore in quarto 'ona. Si iegni inoltre (3) il iagramma el moulo normalizzato ella tenione V( ')/V(( lungo la linea. ( M ~ 2, M ~ 5 /4, ~ (1+j) R, ~ j R ) " /2 C D R o 2R o u ' ' /2 M 1 M 2 3. Un itema i comunicazione operante alla frequenza i 4/' impiega una antenna a mezz'ona come antenna tramittente e una pira elementare come antenna ricevente. Si orienti le ue antenne, pote a una itanza i l'una all'altra, (1) in moo a ottenere il maimo accoppiamento e per tale ituazione i etermini (2) la minima corrente che e' neceario applicare ai moretti ell'antenna tramittente per iipare ul carico ell'antenna ricevente una potenza meia pari a > (i conieri il carico aattato). Si valuti quini nuovamente tale corrente minima (3) nel cao in cui entrambe le antenne iano pote a un'altezza ~À al terreno, uppoto conuttore elettrico perfetto.

4 Compito i Campi Elettromagnetici el 12 Luglio Un'ona piana con polarizzazione perpenicolare proveniente allo pazio libero incie con un angolo ~ u un emipazio ielettrico. Sapeno che all'interfaccia vuoto/emipazio ielettrico il rapporto tra il campo rifleo e quello inciente e' pari a cà, i etermini (1) la cotante ielettrica relativa el emipazio ielettrico. 2. Per il circuito i figura, in cui tutte le linee ono uppote prive i perite, i etermini (1) il valore elle impeenze caratteritiche 9 e 9 per cui il circuito riulta aattato alla linea pota a initra ella ezione **. Si valuti quini (2) la lunghezza e la poizione i uno pezzone i linea in corto circuito i impeenza 9 ~ 9 che realizzi il maimo traferimento i potenza. ( 9 ~ +, g ~ " ~ b +, = ~ =, ~, ~, M ~ À) g E D C M M 12 V g R 2 R 1 u R E' 2 ' 1 ' 3. Per l'allineamento i quattro emipire ipote u un piano perfettamente conuttore come chematizzato in figura e operanti alla frequenza ~ 4/' i etermini (1) lo faamento elle correnti i alimentazione che proucono un maimo i raiazione in irezione ( ~ Á ~ ). Per le conizioni i alimentazione i cui al punto preceente i etermini (2) quini la tenione inotta a vuoto u una pira quarata i lato M~ pota a al itema i antenne in irezione ( ~ 2Á ~ 0) con ae orientato lungo V. ' %

5 Compito i Campi Elettromagnetici el 26 Giugno Un'ona piana monocromatica ( ~./') i ampiezza, b ~ = incie ortogonalmente u uno chermo ielettrico ( ~ ) i peore ~ À completamente metallizzato u entrambe le facce con ecluione i ue aperture quarate affacciate i lato M~. Si valuti (1) la potenza tramea oltre lo chermo. E M 2. Una antenna a tromba e' alimentata tramite una guia 'ona rettangolare in aria avente imenioni ~ À, ~ À. Sapeno che nella ezione )), pota a itanza ~ À alla ezione ((, i miura ia il primo maimo i campo elettrico che un 96: ~ À, i valuti, per la frequenza centrale ella bana unimoale ella guia, (1) l'impeenza equivalente alla ezione (( e (2) la potenza attiva raiata all'antenna a tromba qualora la guia ia alimentata con una potenza pari a >. Si aatti quini (3) l'antenna a tromba inereno nella guia un opportuno lab ielettrico e (4) i valuti il valore maimo el campo elettrico nella guia prima e opo l'inerzione i etto lab ielettrico. 200 W ' ' 3. Per un itema i antenna compoto a ei ipoli elettrici elementari allineati lungo l'ae % i un itema i coorinate carteiano, itanti tra i loro ~ e aventi ae parallelo all'ae ', i eterminino (1) le correnti con cui e' neceario alimentare ciacun ipolo per avere il maimo i raiazione lungo l'ae %. Per le conizioni i cui al punto preceente i calcoli inoltre (2) la potenza iipata ul carico 9 " ~ + i una antenna a mezz'ona rionante, avente reitenza i perita 9 ~ +, e ipota a itanza ~ parallelamente al verore VX ~ ²&b V l '³ V nel cao in cui tale carico ia conneo tramite uno pezzone i linea i lunghezza M~ caratterizzato a una impeenza c caratteritica 9 ~ + e una cotante i propagazione ~ µ.