C ONCLUSIONI
Questo elaborato riguarda la presentazione organica degli argomenti relativi agli studi sulle antenne miniaturizzate, affrontati durante l’attività di Dottorato.
L’esigenza primaria di disporre di un solutore in grado di garantire un’accurata analisi EM delle configurazioni, contestualmente a considerazioni relative alla struttura ed alle dimensioni elettriche di tali elementi radianti, hanno suggerito uno sviluppo basato sul metodo dei momenti nel dominio della frequenza. Tale scelta è supportata dall’ulteriore necessità di implementare un metodo di ottimizzazione in grado di individuare un’antenna soddisfacente determinate specifiche progettuali, esplorando uno spazio costituito da una moltitudine di configurazioni. L’integrazione del solver MoM come strumento di analisi, ad una tecnica di sintesi basata su AG, ha permesso di ottenere validi risultati con tempi di calcolo ragionevolmente tollerabili.
In prima analisi è stato possibile valutare il livello di accuratezza del solutore EM messo a punto, impiegando lo stesso come motore di calcolo per basse frequenze dell’applicativo EMvironment 2.0, che permette di stimare la distribuzione del campo EM prodotto da diverse tipologie di sorgenti in uno scenario urbano. Il solver EM implementa una formulazione ibrida EFIE-MFIE attraverso la quale è possibile valutare la distribuzione di corrente sulle antenne (sorgenti della configurazione) e sulle superfici degli edifici. La particolare scelta delle funzioni di base e l’imposizione delle condizioni di continuità di carica e di corrente in corrispondenza delle terminazioni dei conduttori filari e nei punti di giunzione, garantisce una adeguata precisione. Questa affermazione è suffragata dalla esecuzione di misure condotte su scenari riprodotti in scala ridotta in camera anecoica: come mostrato nel Capitolo 2 il confronto dei risultati misurati con quelli attesi, rivela un errore relativo puntuale molto ridotto.
Stabilite le potenzialità del metodo di analisi, lo stesso è stato applicato per la progettazione di
elementi radianti classificabili nella categoria della antenne miniaturizzate (Capitolo 3). Le
antenne miniaturizzate, definite tali quando sono contenute all’interno della sferadiante, sono
caratterizzate da particolari proprietà, fra le quali una transizione netta fra la regione di campo
reattivo vicino e quella di campo lontano (nella quale è disponibile effettivamente energia
irradiata), una resistenza di radiazione particolarmente ridotta ed una reattanza d’ingresso
elevata, le cui conseguenze si riflettono negativamente sull’efficienza dell’antenna e
sull’adattamento di impedenza. Poiché il comportamento EM di tali antenne dipende da molteplici fattori, quali il layout geometrico, la lunghezza dell’antenna, la lunghezza complessiva e la sezione del filo che la realizza, risulta complicato dimensionare una configurazione in grado di garantire il soddisfacimento di determinate specifiche progettuali.
Il problema è stato risolto sviluppando un criterio di progettazione fondato su una procedura di ottimizzazione multiparametrica. Questa è basata sulla caratterizzazione dell’elemento radiante in forma parametrica; il generico parametro codifica una grandezza dimensionale dell’antenna la cui variazione è in grado di modificarne il comportamento EM. In tal caso è possibile soddisfare le specifiche, individuando i rapporti di proporzionalità della struttura che sono in grado di imporre specifici accoppiamenti fra le sue parti componenti e dunque tali da garantire una idonea distribuzione di corrente.
L’applicazione del metodo ha permesso la definizione dell’antenna Semi Loop Meander, elemento di un array per applicazioni radar navali in banda HF. Le dimensioni geometriche delle antenne operanti a queste frequenze sono solitamente elevate, mentre per l’applicazione in oggetto la compattezza è un requisito fondamentale. La necessità di disporre di una superficie di installazione dell’array sufficientemente estesa, ha condotto alla scelta della fiancata della nave per il posizionamento dell’antenna SLM. Questo ha permesso di sfruttare il principio delle immagini rappresentato dal piano di massa che ne deriva e dunque ha condotto al dimezzamento delle dimensioni dell’antenna. Inoltre, l’antenna progettata garantisce l’innesco dell’onda superficiale consentendo al radar di individuare bersagli oltre l’orizzonte.
La configurazione ottenuta è stata realizzata presso l’istituto Mariteleradar della Marina Militare Italiana e le misure condotte sul prototipo hanno confermato i risultati attesi in termini di risonanza e di diagrammi di irradiazione.
L’antenna SLM è stata successivamente ottimizzata per comunicazioni in banda VHF a larga banda. Il requisito primario che richiede un ROS<3 nella banda operativa (146-174MHz), è stato perseguito compensando la parte reattiva dell’impedenza d’ingresso della configurazione ottenuta.
La fase successiva dell’elaborato riguarda la progettazione di antenne (bobine RF) per
applicazioni di risonanza magnetica (Capitolo 4). La possibilità di stimare numericamente in
maniera molto accurata la frequenza di risonanza ed altri parametri prestazionali come ad
comparando i risultati numerici con i valori dedotti dalle misure sperimentali condotte su un prototipo.
Durante la trattazione dell’argomento è stata posta particolare attenzione nell’allineare le definizioni comunemente adottate in ambito RM, con le analoghe relative alle antenne.
In particolare è stato mostrato il verificarsi di condizioni per le quali in corrispondenza della frequenza di risonanza (associata all’annullamento della reattanza di ingresso) si ha un massimo del modulo dell’ammettenza. Questo giustifica la definizione di risonanza, comunemente adottata nel settore della RM, quale frequenza di picco dell’ammettenza d’ingresso. Inoltre osservando che alle frequenze associate ad un dimezzamento della conduttanza rispetto al valore massimo si ha una suscettanza di pari ampiezza, si giustifica la definizione di fattore di qualità secondo il rapporto Q=f
0/B essendo f
0la frequenza in corrispondenza del picco dell’ammettenza e B la banda corrispondente ad una riduzione di
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