Ingegneria elettronica e delle comunicazioni

Corso per patente radioamatore.

Perché un vademecum per la costruzione di amplificatori con valvole termoioniche nel 21° secolo? Sembra una pazzia. È come proporre un corso con tanto di manuale! Che spiega come raggiungere il posto di lavoro con un cavallo da trotto od un calesse. E perché no? Chi scrive ha avuto il privilegio di vivere dall'interno il progresso dell'elettronica: dai circuiti con valvole termoioniche ai transistor (ancorché complessi come Radio, televisori, RADAR, computer ecc.) dove in essi si poteva scendere nei più minuscoli particolari per conoscere i segreti del loro funzionamento. Oggi con il progresso tecnologico questo aspetto così affascinante e coinvolgente si è gradatamente estinto. Infatti il livello sempre più elevato di integrazione, miniaturizzazione e sofisticazione dei moderni circuiti ci ha tolto la possibilità di vedere e capire come sono fatti e come interagiscono. E allora ben venga questa proposta di un tuffo nel passato. Ci si può ancora divertire operando con le valvole e ritrovare in questo il piacere di capire fino in fondo come funzionano le cose.

Punto di forza di questo testo è la grande flessibilità nell'adattarsi alle diverse esigenze didattiche. La grande attenzione riservata alle tecnologie di ultima generazione rende il testo più che mai attuale.

L'autore ha ritenuto opportuno dare alle stampe questo testo sulle lezioni da lui tenute nel corso di Sistemi radiomobili e satellitari del secondo anno della laurea Magistrale in Ingegeneria delle comunicazioni presso l'Università Sapienza di Roma, con il principale intento di agevolare gli studenti nello studio e nella preparazione all'esame. La materia esposta è relativa alle comunicazioni con mezzi mobili suddivise in sistemi terrestri (LMS, Land Mobile Service) e sistemi satellitari (MSS, Mobile Satellite Service). I principali argomenti trattati sono relativi alla sezione radioelettrica, ossia quella parte di un sistema ricetrasmittente che va dall'uscita del trasmettitore all'ingresso del ricevitore e che comprende le antenne e il mezzo di propagazione, ed un particolare rilievo è stato dato allo studio del canale di propagazione, che è la principale causa di un gran numero di problemi e limitazioni connessi ai sistemi radiomobili. Gli argomenti trattati sono, nello specifico, quelli relativi alla caratterizzazione e alla modellizzazione del canale radio. La conoscenza fisica e la conseguente modellizzazione matematica del canale in differenti ambienti operativi (metropolitano, urbano, sub urbano e rurale) è fondamentale perché facilita una più accurata previsione della prestazione del sistema e fornisce il meccanismo per provare e valutare i metodi per mitigare gli effetti dannosi causati dal canale radio. Più specificatamente, per i sistemi LMS, sono stati esaminati e confrontati i principali modelli di attenuazione di un collegamento radiomobile soggetto al solo shadowing (fluttuazioni lente); vengono anche analizzate le anomalie di propagazione dovute a cammini multipli causate dalla presenza di ostacoli e dal movimento del terminale mobile. Per i sistemi MMS, oltre all'esame di modelli empirici e statistici viene riportata la verifica delle prestazioni di un progetto di comunicazioni mobili con l'impiego di un sistema satellitare LEO, che opera in banda L con collegamenti bidirezionali tra utente mobile e satellite, ed in banda Ku con collegamenti bidirezionali tra satellite e stazione gateway ed indicata una procedura di progetto valida per qualsiasi sistema MSS, GEO e non GEO (NGEO), per collegamenti di comunicazione mobile.

Il volume tratta dei fondamenti dell'elettronica analogica. Dagli strumenti strettamente necessari a introdurre la materia (relativi alla matematica, alla fisica e alla chimica), ai dispositivi basati su conduttori e semiconduttori, alle leggi e teoremi, ai progetti e analisi dei circuiti. Il blocco funzionale più importante dell'elettronica, l'amplificatore, viene descritto e analizzato nei suoi fondamenti e in alcune sue varianti importanti. L'ultima parte è dedicata all'amplificatore operazionale, blocco funzionale fondamentale, e ai sensori, interfacce col mondo esterno. A chiusura dei capitoli sono proposti degli esercizi, con relativa soluzione, utili ad approfondire le tematiche trattate. Di alcuni grafici viene riportato il codice Matlab® in modo che il lettore interessato possa replicarlo sul proprio computer e vedere come tali grafici possano cambiare al variare dei parametri di interesse. L'intera trattazione dell'elettronica analogica è alleggerita da curiosità relative agli argomenti discussi, e divagazioni in altri campi (musica, biologia, fisica…).

Questo libro è rivolto principalmente agli studenti di Ingegneria Gestionale. Contiene esercizi riguardanti il corso universitario di Controlli Automatici dove si discutono ed analizzano i cosiddetti modelli di stato e modelli ingresso-uscita, strumento indispensabile per descrivere i sistemi dinamici, fornendo i primi concetti di base sul loro controllo. Il concetto di sistema dinamico è molto generale, e le corrispondenti proprietà sono quindi comuni a molti fenomeni, di natura fisica, biologica, economica, ecc. Questo rende estremamente ampio il campo di applicazione della corrispondente teoria. Nella prima parte del libro vengono proposti esercizi dove viene richiesto allo studente di costruire un modello di stato dalla descrizione di alcune regole di funzionamento di un sistema fisico. Questi esercizi di modellistica sono poi complementati da quesiti riguardanti ad esempio il calcolo della risposta impulsiva del sistema e dei punti di equilibrio. Qui, come nelle sezioni successive, sono presenti anche alcune note teoriche per agevolare lo studente, ad esempio richiami sulla forma di Bode, sul principio del modello interno e sulla funzione di sensitività. Nella seconda parte vengono proposti agli studenti esercizi riguardanti sistemi lineari in retroazione. Essi riguardano ad esempio lo studio dell'evoluzione forzata del sistema con richiami sulla decomposizione di Heavyside. Infine, nella terza parte del libro viene trattata la sintesi del controllore per un sistema in retroazione effettuata in frequenza. Vengono fornite linee guida per la progettazione basandosi sulle cosiddette reti standard: amplificazione pura, anticipatrice, ritardatrice e a sella.

Il terzo e ultimo volume di "Tecnica elettrauto per autoveicoli di prima generazione" si propone come risorsa didattica formativa, richiamando e spiegando tutti gli elementi tecnici che definiscono il funzionamento dei circuiti individuali nella gamma servizi di bordo e del motore, applicati sugli autoveicoli della prima generazione o veicoli d'epoca. L'opera è principalmente rivolta a studenti intenzionati a intraprendere e specializzarsi in attività professionali di elettrauto tradizionale, operative nelle riparazioni e restauri elettrici per soli autoveicoli d'epoca. È a uso anche di hobbisti e appassionati competenti, propensi a estendere le proprie conoscenze tecniche teoriche.

Testo ricco di formule ed immagini che aiutano nella comprensione degli aspetti teorici e tecnici alla base del funzionamento delle reti elettriche, particolarmente adatto per un corso introduttivo sui circuiti elettrici. Vengono trattate in modo sistematico le reti in regime stazionario, quelle in regime dinamico e quelle in regime sinusoidale.

I segnali sono il collante della società dell'informazione, dove elettronica e programmazione eseguono gli algoritmi che sono alla base della teoria dei segnali. In questo testo viene affrontata l'analisi di Fourier per segnali periodici e di energia, gli aspetti geometrici associati, il filtraggio, la finestratura, il campionamento, e l'elaborazione numerica dei segnali. Sono illustrati concetti di probabilità e dei processi aleatori, inclusi cenni di statistica applicati a decisione, stima e correlazione, ed approfondito lo studio della gaussiana multivariata. La teoria del filtro adattato introduce al tema della trasmissione numerica, derivando poi le condizioni di limitazione in banda, valutandone le prestazioni, e descrivendo le tecniche di controllo di errore e di sincronizzazione. Segue la parte relativa ai segnali modulati ed alle relative tecniche di ricezione coerente e incoerente, ed alle distorsioni di natura lineare e non lineare. Infine viene affrontata la teoria dell'informazione, assieme alla codifica di sorgente e di canale.

Nel corso degli ultimi decenni, le maggiori possibilità economiche e il cambiamento degli stili di vita hanno modificato le abitudini di consumo della popolazione, le quali hanno inciso profondamente sul comparto energetico, cambiandone sensibilmente le esigenze e le prospettive. Oggi l'energia elettrica consente il funzionamento della maggior parte delle tecnologie utilizzate in tutti i settori e pertanto lo sviluppo non può avvenire senza l'elettricità, usata per alimentare fabbriche, abitazioni, uffici, negozi e reti di telecomunicazioni. Per la produzione di energia elettrica mondiale, che ammontava nel 2011 ad oltre 22.000 TWh, è previsto un aumento di 5.000 TWh nel 2020 e di 35.200 TWh nel 2035, con oltre l'80% della crescita della domanda di energia elettrica nei Paesi non OCSE (Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico), nell'ambito dei quali il consumo triplicherà entro il 2035.