Ingegneria elettronica e delle comunicazioni

Il seguente testo è il frutto di argomenti preparati per un gruppo di studenti dell'ITIS avente per oggetto lo studio e l'applicazione di alcuni sensori orientati alla robotica e all'automazione utilizzando la piattaforma Arduino e Labview. È particolarmente indicato a chi è interessato all'elettronica e alla realizzazione di dispositivi che comprendono automatismi, che disponga di un minimo di attrezzatura di laboratorio e che abbia le conoscenze di base o che le voglia raffinare. L'intento principale è quello di allargare gli orizzonti tecnici usando una piattaforma semplice e accessibilissima (Arduino) realizzando circuiti con difficoltà crescente e rivolgendo uno sguardo verso applicazioni e concetti teorici più evoluti (analisi del partitore di tensione, circuiti di condizionamento, PID, standard current loop) e utilizzando software come Labview. Fondamentale in questo processo è non usare il codice con un semplice copia e incolla se si vuole ottenere la piena comprensione con la circuiteria di interfacciamento.

Nel libro vengono raccolte una serie di note e progetti aventi quale finalità l'analisi e la descrizione di oscillatori operanti a frequenze RF e Microonde da 100 KHz fino a diversi GHz. L'ampio spettro oggetto della trattazione è stato affrontato ponendo in evidenza alcuni aspetti non adeguatamente presenti in altre pubblicazioni ma sempre con una attenzione agli elementi pratici. Gli oscillatori sono la tipologia di circuiti che più di altre pone difficoltà nella progettazione e realizzazione, tale difficoltà deriva da considerazioni tecniche ma anche di carattere applicativo. Se portare ad oscillazione un circuito è relativamente semplice tutt'altro si può affermare per l'ottimizzazione del rumore di fase o la predizione della stabilità nel tempo. Questo porta in molti casi a modificare progetti preesistenti senza approfondire le conseguenze delle varianti introdotte. Da qui la necessità di eseguire test complessi che comprovino la bontà del circuito, misure che spesso richiedono strumentazione non sempre disponibile in un laboratorio mediamente attrezzato. Le note tecniche e le schede di progetto raccolte in questa opera colmano una lacuna ponendo a disposizione di quanti si occupano di circuiti RF & Microonde le risorse per trovare le soluzioni alle diverse necessità e per velocizzare il ciclo di sviluppo di sistemi operanti in alta frequenza.

Nel secolo scorso, quando i televisori a colori usavano i pesanti e ingombranti cinescopi a tre cannoni elettronici, per i tre colori fondamentali, RGB, cioè rosso, verde, blu, la ricerca innovativa ipotizzava apparecchi TV leggerissimi, ultrasottili, avvolgibili e ripiegabili in qualunque forma, ad alta definizione, larghi almeno ottanta pollici che avrebbero consumato meno energia dei normali televisori dell'epoca. A distanza di alcuni decenni tutte queste ipotesi sono divenute realtà, grazie alla recente tecnologia degli OLED. Abbreviazione di Organic Light Emitting Diode, cioè diodo organico emittente luce, OLED è una tecnologia di visualizzazione per produrre immagini ad alta definizione in cui uno strato di composto organico emette luce quando la corrente elettrica lo attraversa. In realtà, dietro questa semplificazione si è sviluppata la tecnica e la tecnologia che comprende soprattutto il fenomeno della elettroluminescenza che si riscontra nei composti organici a base di carbonio.

Questo libro è una raccolta di esercizi risolti, ed è stato pensato come supporto alla comprensione degli argomenti che sono tipicamente trattati in un corso di base in automatica. Il libro è organizzato in capitoli, ognuno riguardante un argomento specifico. Ogni capitolo inizia con una breve sezione di richiami di teoria, utile per introdurre alcune notazioni e per descrivere i risultati principali dell'argomento su cui esso verte. Sono poi proposti e risolti in modo dettagliato vari esercizi, introducendo ulteriori specifici richiami di teoria, qualora necessario. All'interno di ogni capitolo, gli esercizi sono organizzati in ordine crescente di difficoltà, in modo da far comprendere i concetti su esempi semplici, per poi affrontare esempi un po' più complicati. Concludono il libro due appendici relative ad alcune nozioni di algebra lineare e ai numeri complessi, entrambi utilizzati ampiamente nel libro. In questa seconda edizione del libro, il Capitolo 9 sul progetto del controllore è stato ampliato aggiungendo una parte sulla realizzazione digitale del controllore. Vari capitoli sono stati inoltre aggiornati con nuovi esercizi. Il libro tratta sistemi dinamici a tempo continuo e tempo invarianti, ad eccezione della parte sulla realizzazione digitale del controllore dove vengono considerati sistemi dinamici lineari a tempo discreto. Il libro non sostituisce in alcun modo un testo di teoria, ma ne rappresenta piuttosto un complemento.

I principali interessi di ricerca riguardano i sistemi di controllo a tempo discreto, compreso il controllo ottimale di impianti complessi. Il manuale include la modellizzazione matematica di impianti complessi e lo sviluppo di tecniche di progettazione di sistemi di controllo a tempo discreto e problemi di ottimizzazione, come problemi di arresto ottimali, attraverso un approccio di programmazione dinamica. Vengono affrontati l'approccio della risposta in frequenza, l'approccio locus-root e l'approccio spazio-stato all'analisi e alla progettazione di sistemi di controllo. Il testo fornisce uno sviluppo graduale della teoria del controllo, mostra come risolvere tutti i problemi computazionali con MATLAB ed evita argomenti altamente matematici. Numerosi esempi e problemi risolti sono presenti in tutto il testo. Rispetto all'edizione originale nella traduzione italiana sono stati aggiunti due capitoli scritti dal prof. Luigi Biagiotti: capitolo 9 "Strutture di controllo" e capitolo 10 "Implementazione digitale dei sistemi di controllo", ed è stato aggiunto il capitolo 2 sulla "Trasformata di Laplace".

Indicato per i corsi di elettronica dei sistemi digitali sia nelle lauree triennali sia nelle lauree specialistiche in Ingegneria elettronica e Ingegneria dell'informazione, il testo dedica ampio spazio alla trattazione estesa di tematiche quali i dispositivi submicrometrici, l'ottimizzazione circuitale, la modellizzazione ed ottimizzazione delle interconnessione, l'integrità del segnale, la temporizzazione, la sincronizzazione e il consumo di potenza. Tutti questi argomenti vengono discussi insieme ad esempi progettuali in linea con lo stato dell'arte. Data l'importanza delle metodologie nei processi di fabbricazione, sono stati inclusi nel testo degli inserti sulle metodologie progettuali, ciascuno dei quali pone in risalto un particolare aspetto del flusso di progettazione. Ogni capitolo segue un approccio coerente: vengono presentati prima i concetti chiave a livello teorico, quindi ne viene mostrata l'implementazione pratica attraverso l'utilizzo di casi reali. Sempre a supporto della didattica, alla fine di ogni capitolo, vengono posti una serie di esercizi e problemi (per un totale di circa 500) che consentono non soltanto di verificare il livello di comprensione dello studente, ma anche di proporre un momento di confronto attraverso l'analisi di casi reali. In questa edizione è stata aggiunta la piattaforma Mylab.

Questo terzo volume si propone di illustrare le ultimissime novità del settore e di fare un tuffo nel passato illustrando la rivisitazione di un impianto centralizzato TV-SAT e la potenziale realizzazione di un micro ripetitore TV. Per quanto riguarda le ultime novità, particolare attenzione è rivolta alla tecnologia dCSS, alla tecnologia WideBand e ad una centrale digitale programmabile con osservazioni e modi d'impiego.

Il presente libro raccoglie una serie di esercizi risolti di Elettrotecnica proposti a tutti coloro che, volendo approfondire la materia, desiderano mettere in pratica le nozioni apprese nei corsi teorici. È particolarmente adatto agli studenti delle scuole tecnico-professionali nelle quali sono attivi corsi di Elettrotecnica per impianti civili e industriali. Il testo si propone di creare un valido strumento di consultazione sia per gli studenti, per approfondire la loro preparazione, sia per gli insegnanti, come supporto per realizzare esercitazioni volte a sviluppare le necessarie competenze al riguardo. Il testo è suddiviso in sei unità, rispecchiando le tradizionali argomentazioni: correnti continue, reti elettriche in regime stazionario, magnetismo ed elettromagnetismo, correnti alternate, circuiti risonanti e sistemi trifasi. Il testo propone alcuni esercizi svolti e poi analizzati tramite il programma di simulazione Multisim, un software di simulazione creato per la progettazione di circuiti elettrici ed elettronici, che consente di realizzare analisi e simulazioni interattive in grado di semplificare la didattica dei circuiti. Multisim dispone di un ampio set di simboli interattivi, animati e virtuali, per rendere la simulazione più reale e completa; ad esempio, è possibile utilizzare display a 7 segmenti, led e lampade, che si accendono realmente sullo schermo durante la simulazione. Sono inoltre disponibili interruttori, pulsanti, potenziometri, condensatori e induttori, controllabili direttamente da tastiera durante la simulazione per agire sul circuito. Nelle librerie di Multisim sono disponibili anche componenti reali a rottura che si rompono o bruciano (come accade nella realtà) per valori di corrente/tensione non tollerati. Si sottolinea il fatto che gli esercizi simulati con Multisim sono esclusivamente riferiti ai circuiti e alle reti elettriche (sia in corrente alternata sia in corrente continua), in quanto il software è un simulatore circuitale. Per gli scopi del presente testo è più che sufficiente la versione gratuita di prova.

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.

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 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.

Un viaggio dietro le quinte della grande scena tecnologica. Questo libro racconta come si prepara The Next Big Thing, la prossima grande trasformazione. Perché dalla finanza alla politica, dal commercio alla produzione, dalla gestione delle città a quella delle nostre case, dalla medicina alla conquista dello spazio, non c'è settore dove non sia entrata l'Intelligenza Artificiale. Invisibile e ubiqua. Chi possiede gli algoritmi più intelligenti non ha solo un vantaggio competitivo, ha molto di più: dirige le nostre vite e disegna il nostro futuro. Ma l'A.I. è la prima tecnologia evolutiva, capace di apprendere da sola e compiere scelte. Cosa accadrà se domani sarà la Macchina a prendere il controllo?