Corso di Laurea Scienze e Tecnologie Informatiche

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Corso di Laurea Scienze e Tecnologie Informatiche
Syllabus degli Insegnamenti
Ambito Informatico
Algoritmi e Strutture Dati
Settore: ING-INF/05 – INF/01
CFU: 12
Prerequisiti:
Conoscenza della programmazione procedurale. Essere in grado di risolvere problemi di
programmazione semplici utilizzando l’iterazione e la ricorsione su strutture dati indicizzate e
collegate. Essere in grado di progettare algoritmi efficienti sia in termini di memoria occupata che
di tempo di calcolo. Saper lavorare individualmente.
Obiettivi formativi:
Acquisizione delle metodologie e delle tecniche utili per la progettazione e l’analisi di strutture dati
efficienti. Acquisizione di tecniche di programmazione avanzata e loro utilizzo nella progettazione
e realizzazione delle strutture dati di un sistema software. Essere in grado di astrarre problemi e
progettare strutture dati ed algoritmi efficienti per la loro risoluzione. Acquisizione delle tecniche e
delle metodologie generali per la loro progettazione di algoritmi efficienti, con particolare
riferimento agli aspetti di complessità computazionale e di correttezza. Acquisizione delle principali
metodologie di programmazione: divide-et-impera, programmazione dinamica e tecniche greedy.
Essere in grado di astrarre problemi e progettare ed analizzare algoritmi efficienti per la loro
risoluzione. Acquisire consapevolezza delle proprie capacità di astrazione e di risoluzione di
problemi reali complessi.
Argomenti del corso:
Definizione di strutture dati: specifica e implementazione. Strutture dati classiche (code, pile,
tabelle hash, alberi binari di ricerca bilanciati); Strutture dati avanzate (B-Alberi, Heap Binomiali,
Heap di Fibonacci, insiemi disgiunti); Grafi e algoritmi su grafi. Analisi degli algoritmi e
complessità asintotica; Tecniche di progettazione di algoritmi (divide-et-impera, programmazione
greedy, programmazione dinamica); Algoritmi di ordinamento e ricerca; Operazione con le matrici;
Algoritmi di teoria dei numeri.
Basi di Dati
CFU: 9
Prerequisiti:
Il corso è rivolto agli studenti del II anno del corso di Laurea in Informatica e Ingegneria
dell’Informazione. Il corso non prevede particolari requisiti e conoscenze pregresse, se non la
conoscenza e l’utilizzo del sistema operativo, il concetto di file e l’uso del file system,
l’installazione di pacchetti software.
Obiettivi Formativi:
Obiettivo del corso è di introdurre gli studenti alla progettazione di una base di dati dal modello
concettuale a quello fisico e della realizzazione pratica della stessa utilizzando il linguaggio
programmativo standard SQL e i DBMS presentati durante il corso. Il livello delle conoscenze da
raggiungere per il superamento delle prove finali di questo corso corrisponde ad aver acquisito (in
teoria e in pratica) conoscenza dei concetti presentati nel corso.
Contenuti del corso:
Gli argomenti del corso riguardano la progettazione e realizzazione dei Sistemi di Gestione di Basi
di Dati (DBMS). In particolare, vengono presentati il modello logico e fisico di una base di dati, il
modello relazionale e quello relazionale ad oggetti, i linguaggi formali per le basi di dati (ad es.
l’algebra relazionale), e il linguaggio standard di manipolazione e di interrogazione, ovvero SQL.
Vengono affrontate le tecniche per la progettazione concettuale delle basi di dati, e i linguaggi per
formalizzare i modelli concettuali. Vengono presentate le trasformazioni da modello concettuale a
modello logico, le tecniche di normalizzazione e le tecniche di tuning delle basi di dati. Vengono
presentati dei DBMS di riferimento che gli studenti utilizzeranno durante le esercitazioni di
laboratorio e durante la prova d’esame per scrivere gli script SQL.
Architettura dei Calcolatori Elettronici
CFU: 6
Prerequisiti:
Aritmetica ed algebra lineare. Logica matematica e calcolo combinatorio.
Comprensione della struttura di un calcolatore dal punto di vista dell’implementazione a livello
architetturale del set di istruzioni del linguaggio assembler. Comprensione del flusso di esecuzione
di una sequenza di istruzioni. Capacità di comprendere e di scrivere semplici programmi in
linguaggio assembler. Consapevolezza delle scelte progettuali allo scopo di concepire un sistema
bilanciato in gradi di massimizzare le prestazioni e l'utilizzo di tutti gli elementi.
Contenuti:
Modulo I: Introduzione ai sistemi di elaborazione, evoluzione storica e tecnologica, architettura e
organizzazione dei calcolatori elettronici, modelli di sistema e livelli di astrazione. Cenni al sistema
operativo. Il software applicativo. Introduzione alle reti. Internet e World Wide Web. Principi di
corretto utilizzo del calcolatore: ergonomia, sicurezza informatica, licenze e diritto d'autore.
Modulo II: Sistemi di numerazione binario, esadecimale e ottale, rappresentazione binaria dei
numeri reali. Livello logico: algebra delle reti, circuiti logici elementari, forme canoniche e
trasformazioni, minimizzazione logica, reti combinatorie, reti sequenziali. Livello funzionale:
relazione tra livello funzionale e livello micro-architettura, organizzazione di un calcolatore
moderno, il repertorio delle istruzioni, la CPU. Architettura e linguaggio assembly. Set di istruzioni.
Programmazione assembly. Livello micro-architettura: implementazione del set di istruzioni, unità
di elaborazione, unità di controllo, implementazione dell’unità di controllo mediante la tecnica della
microprogrammazione. Gestione del I/O a livello micro-architettura: interrupt e DMA. Interazione
con il livello software
Informatica Teorica
CFU: 6
Prerequisiti:
Conoscenze di base di matematica discreta. Conoscenze di base di analisi I. Conoscenze di
algoritmi e strutture dati. Conoscenze di programmazione procedurale.
Lo scopo del corso è di introdurre la teoria della computazione attraverso il ragionamento rigoroso
illustrando in che modo i diversi modelli teorici hanno ricadute applicative dirette. L’obiettivo è
quindi di presentare allo studente un quadro organico dei collegamenti tra vari argomenti studiati
nell’ambito di corsi differenti, quali ad esempio: la relazione tra Macchina di Turing Universale e
Modello di Architettura di Von Neuman, la relazione tra Automa Finito e Rete Sequenziale che
implementa l’Unità di Controllo, le relazioni tra analisi Lessicale ed analisi Sintattica di un
Compilatore ed i linguaggi riconosciuti/generati da Automi/Grammatiche, i limiti della risoluzione
algoritmica di problemi quali il debugging di un programma derivanti dalle prove dei limiti
computazionali della modellizzazione del concetto di algoritmo.
Contenuti:
Insiemi, relazioni, funzioni; alfabeto, parole, linguaggi, operazioni su linguaggi; dimostrazioni e
metodologie dimostrative; prove per induzione, induzione strutturale. Il modello Stato/Transizione.
Il modello a stati finiti non deterministico(NFA) e deterministico(DFA). Equivalenza tra DFA e
NFA. Il limite del modello a stati finiti: linguaggi non regolari. Espressioni regolari: Definizioni e
principali leggi algebriche. Espressioni regolari e relazione con automi finiti. Modelli
Stato/Transizione e Computer. Modelli a stati infiniti. La Macchina di Turing, il diagramma
stato/transizione di una TM. Macchine che non terminano. Il linguaggio della TM. Macchine di
Turing non-deterministiche, enumeratori. Equivalenza tra i vari modelli. Tesi di Turing-Church. La
macchina di Turing Universale. Problemi/Linguaggi decidibili. Il problema della fermata di
Macchine di Turing. La classe P come classe di linguaggi efficientemente decidibili. La classe NP
come classe di linguaggi efficientemente verificabili. Inclusione di P in NP e problema P=NP. NPcompletezza e riducibilità polinomiale tra linguaggi, Proprietà delle riduzioni polinomiali:
transitività. Conseguenza di un algoritmo polinomiale di decisione per un linguaggio NP-completo.
Divagazioni sull'NP-completezza.
Programmazione Procedurale
CFU: 12
Prerequisiti:
Il corso è rivolto agli studenti del I anno del corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Informatiche.
Il corso non prevede requisiti e conoscenze pregresse particolari, se non i seguenti: 1) conoscenza e
utilizzo del sistema operativo, concetto di file e uso del file system, installazione di pacchetti
software; 2) nozioni elementari di matematica (al livello delle scuole superiori), ovvero equazioni di
II grado, potenze, piano cartesiano, geometria piana, in particolare per la soluzione degli esercizi.
Obiettivo del corso è di introdurre gli studenti alla programmazione procedurale con l’obiettivo di
prepararne le conoscenze per la programmazione orientata agli oggetti prevista nel prosieguo del
piano di studio. Il livello delle conoscenze da raggiungere per il superamento delle prove finali di
questo corso corrisponde ad aver acquisito (in teoria e in pratica) conoscenza dei concetti presentati
nel corso (questi sono stati selezionati in modo da corrispondere agli aspetti della programmazione
procedurale che è necessario conoscere per poter affrontare lo studio della programmazione
orientata agli oggetti). Questi includono, in particolare: conoscenza degli elementi di base, strutture
di controllo, sottoprogrammi, tipi strutturati; conoscenza delle tecniche algoritmiche di base;
conoscenza delle tecniche di programmazione sui file; conoscenza delle tecniche di
programmazione sulle liste rappresentate con array e indicatore di riempimento; conoscenza delle
tecniche di programmazione sulle matrici rappresentate con array bidimensionali; conoscenza della
sintassi e semantica del linguaggio C++ e C; conoscenza dei principi metodologici relativi alla
scrittura del codice modulare; capacità di programmare in più linguaggi. Conoscenza e capacità di
applicazione del linguaggio di programmazione e dell’ambiente MatLab, sia in modalità per
componenti, sia in modalità vettorizzata.
Il corso si articola in una serie di moduli che consentono di affrontare le tematiche della
programmazione procedurale in modo graduale partendo dai concetti basilari fino ai concetti
avanzati. Lo studio della programmazione procedurale affrontato nel corso e’ rivolto a preparare lo
studente allo studio del paradigma della programmazione orientata agli oggetti, che verrà affrontato
nei corsi successivi. I linguaggi di programmazione utilizzati nell’ambito del corso sono il C++
(sottoinsieme procedurale o clean del linguaggio), e il linguaggio C. Vengono forniti cenni alla
sintassi e alla semantica di un linguaggio di programmazione di vecchia generazione (Basic). La
presentazione dei linguaggi avviene in modo completo ed esaustivo per il primo linguaggio (nella
fattispecie, il C++) e per differenza degli altri linguaggi rispetto al primo. Si forniscono le nozioni
introduttive per affrontare lo studio dei linguaggi e delle metodologie di programmazione, in
particolare l’architettura dei calcolatori, la codifica delle informazioni, un’introduzione al processo
di sviluppo del codice, e agli strumenti usati per la programmazione. Vengono introdotte le strutture
di controllo, ed in particolare i concetti di condizione, blocco di istruzioni, e istruzioni condizionali
e cicliche. Inoltre, vengono introdotte le tecniche algoritmiche di base. Successivamente, vengono
introdotte la sintassi e la semantica dei sottoprogrammi, incluso il passaggio dei parametri, e la
metodologia per lo sviluppo del codice basato su moduli. Vengono poi studiati i tipi strutturati, ed
in particolare i concetti di vettore (o array), matrice e record. Vengono poi introdotte le principali
strutture di dati, ed in particolare la lista statica rappresentata inizialmente con array e indicatore di
riempimento. Inoltre, vengono studiate le tecniche di programmazione su file. Passando ai concetti
avanzati, si illustrano il meccanismo dei puntatori e l’uso degli stessi per implementare le liste
dinamiche, ovvero le liste concatenate a singolo e doppio puntatore. Vengono poi illustrate alcuni
costrutti propri del linguaggio C, quali ad es. le tecniche di programmazione su input/output
standard e su file, il passaggio di parametri in C, la dichiarazione di nuovi tipi di dati, e le istruzioni
al preprocessore. Viene introdotto l’ambiente MatLab, e il relativo linguaggio di programmazione,
sia in modalità per componenti che in modalità vettorizzata.
Programmazione a Oggetti I
CFU: 9
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessario conoscenza dei concetti e delle nozioni introduttive di architettura
degli elaboratori e conoscenza dettagliata e capacità di applicazione dei concetti e delle tecniche di
programmazione procedurale.
Acquisire conoscenze degli elementi alla base della programmazione orientata agli oggetti, ed in
particolare: utilizzo dei componenti, organizzazione degli strati applicativi di un'applicazione ad
oggetti, tecniche fondamentali di programmazione. Acquisire conoscenza delle principali
piattaforme applicative per la programmazione orientata agli oggetti (la piattaforma Java, la
piattaforma .NET). Essere in grado di progettare e sviluppare semplici applicazioni ad oggetti con
una corretta organizzazione dei componenti e degli strati applicativi. Acquisire consapevolezza dei
principi metodologici alla base della programmazione ad oggetti
Contenuti:
Tecniche di base della programmazione basata sugli oggetti (componenti, classi, oggetti, proprietà,
metodi, costruttori, riferimenti); convenzioni di stile; collaborazioni tra i componenti basate
sull'associazione; ruoli e strati applicativi; architettura applicativa di base; gestione delle eccezioni;
tecniche di programmazione difensiva; test di regressione; framework per i test di regressione;
sistemi di logging; framework per il logging; riflessione; ereditarietà e polimorfismo: interfacce,
classi astratte, binding, principi metodologici; sintassi e semantica del linguaggio UML (diagrammi
delle classi, diagrammi di collaborazione, diagrammi di sequenza, diagrammi dei casi d'uso).
Sintassi e semantica del linguaggio Java; tecniche fondamentali di programmazione in Java
(collezioni, flussi); principali package di Java (java.lang, java.util, java.io); strumenti di sviluppo
della piattaforma Java; sintassi e semantica del linguaggio C#; tecniche fondamentali di
programmazione in C# (collezioni, flussi) e principali namespace di .NET (System,
System.Collections, System.IO); strumenti di sviluppo della piattaforma .NET.
Programmazione a Oggetti II
CFU: 12
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessaria conoscenza dei concetti introduttivi di algoritmi e strutture dati, dei
concetti di reti di calcolatori, e conoscenza dettagliata e capacità di applicazione dei concetti e delle
tecniche di programmazione a oggetti I, e basi di dati.
Acquisire conoscenze degli elementi avanzati della programmazione orientata agli oggetti, ed in
particolare: processo di costruzione del codice e strumenti di sviluppo avanzati, tecniche avanzate di
programmazione, programmazione grafica, architettura Modello-Vista-Controllo. Essere in grado di
progettare e sviluppare applicazioni ad oggetti di media complessità con un'architettura di tipo
MVC. Acquisire consapevolezza del processo di progettazione e sviluppo di un'applicazione a
oggetti di medie dimensioni. Acquisire conoscenze delle tecniche della programmazione clientserver, ed in particolare: programmazione su basi di dati. Acquisire conoscenze dei principali
protocolli alla base del World Wide Web e delle tecnologie lato client.
Contenuti:
strumenti di sviluppo: IDE, sistemi di costruzione del codice; refactoring, test e integrazione
continua; gestione delle versioni; tecniche di programmazione: date e internazionalizzazione,
collezioni, strato di persistenza, clonazione, serializzazione, thread; programmazione grafica:
componenti, eventi, gestori; architettura MVC e utilizzo di framework relativi; test funzionali; API
per XML tecniche per la programmazione su XML. Applicazione delle tecniche alla piattaforma
Java. Applicazione delle tecniche studiate alla piattaforma .NET.
Il Protocollo HTTP; HTTP 1.0; HTTP 1.1; Sicurezza, SSL e HTTPS. Tecnologie Lato Client: Il
Linguaggio HTML; Storia di HTML; HTML 4.0; XHTML 1.0; Modularizzazione di XHTML;
XTHML Basic; Fogli di Stile CSS; Separazione tra contenuto e presentazione; Fogli di Stile CSS;
CSS livello 1; CSS livello 2; Modello di flusso di CSS; JavaScript: Sintassi e semantica; utilizzo
per la convalida dei moduli; Metodologie di Progetto dell'Interfaccia; Qualità dei siti Web; Sviluppo
multidispositivo; Usabilità e Accessibilità.
SQL immerso; Disaccoppiamento di impedenza; SQL statico ed SQL dinamico -- cenni;
Transazioni e Affidabilità; Applicazioni a oggetti con SQL; ODBC e JDBC; Connessione,
istruzione, risultato, metadati; Prepared statements; Stored procedures; Gestione delle connessioni.
Framework per la persistenza. ADO.NET
Reti di Calcolatori
CFU: 6
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessario aver assimilato i concetti esposti nei corsi di sistemi operativi e
architettura dei calcolatori.
Acquisizione degli strumenti per comprendere le tecniche e le tecnologie alla base del
funzionamento delle reti di calcolatori utilizzando come modello di riferimento applicazioni e
protocolli TCP/IP di internet. Comprensione dei principi generali che caratterizzando la
progettazione delle reti dal livello trasporto fino al livello data link.
Contenuti:
Introduzione alle reti di calcolatori: utilizzi della rete, tipi di servizi e prestazioni, architetture di
rete, commutazione di circuito e di pacchetto, Protocolli, il modello ISO/OSI, Protocolli TCP/IP.
Livello fisico: trasmissione dell'informazione, mezzi trasmissivi elettrici, ottici e wireless. La
codifica dei livello fisico. Il sistema telefonico. Multiplexing a divisione di tempo e di frequenza, la
codifica PCM, i modem, le reti DSL, la telefonia Mobile. Livello data-link: scopi del livello DataLink e servizi offerti al livello rete. Impacchettamento (conteggio di byte, bit stuffing), Controllo
degli errori (parità, CRC, checksum), controllo del flusso (Stop-and-wait, piggy-backing, sliding
window). Protocolli per collegamenti punto-punto (HDLC, PPP). Protocolli per reti locali:
condivisone del canale trasmissivo, protocolli statici e dinamici, ALHOA, CSMA, CSMA/CD,
protocolli LAN wireless. Il progetto IEEE-802, il sottolivelli LLC e MAC. Ethernet e 802.3: gli
indirizzi, la trama e l'architettura. Reti locali Wireless: Bande ISM, i protocolli 802.11 e 802.16.
Livello rete: Scopi del livello Rete e servizi offerti al livello di Trasporto. Commutazione di
circuito, commutazione di pacchetto a circuito virtuale e a datagramma. Commutazione di pacchetto
a circuito virtuale: ATM e MPLS. Internet, Il protocollo IP, Indirizzi IP, reti e sottoreti, CIDR,
NAT. Protocolli di controllo e di servizio: ARP, DHCP e ICMP. Il Router, algoritmi e protocolli di
routing non adattivi (routing statico, flooding) e adattivi (Distance vector, link state, routing
gerarchico), RIP, IGRP, OSPF e BGP. IPv6: motivazioni, formato dell'intestazione, extension
header, tipologie di indirizzi, ICMPv6. Livello di Trasporto: Servizi forniti al livello superiore,
multiplexing, il modello client-server. UDP: il protocollo, la trama, la programmazione. TCP:
apertura e rilascio della connessione, ordinamento dei dati, controllo di flusso, congestione, errori di
trasmissione, la trama e la programmazione. Livello Applicazione:RPC, NFS e Tftp. DNS:
architettura, i Top Level Domain, sottodomini e zone, risoluzione diretta e inversa, il server DNS, i
client. Posta elettronica: formato dei Messaggi (RFC822 e MIME), protocolli per il trasferimento
dei Messaggi (SMTP, POP3 e IMAP), l'agente utente.
Sistemi Operativi
CFU: 6
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessario avere assimilato i concetti e le nozioni di architettura degli
elaboratori e di algoritmi e strutture dati.
Acquisire le conoscenze di base dei moderni sistemi operativi analizzando i principi di
funzionamento, le strategie operative ed i meccanismi interni. Fornire metodologie per analizzare le
tecniche che consentono di coordinare le risorse di un sistema operativo e di gestire le risorse di un
sistema di elaborazione in modo da trasformare una macchina fisica in una macchina astratta.
Contenuti:
Introduzione ai sistemi operativi. Concetti fondamentali, dai sistemi batch ai sistemi operativi
moderni. Strutture dei Sistemi di Calcolo: funzionamento di un calcolatore, struttura dell'I/O,
struttura della memoria, gerarchia delle memorie, protezione hardware. Struttura dei Sistemi
Operativi: componenti principali, servizi, systems call, struttura di un sistema operativo, macchine
virtuali, approccio a microkernel, generazione di un sistema. Gestione dei Processi: processi,
threads, creazione, interazione e terminazione di processi. Schedulazione dei processi. Diagramma
di Stato. Algoritmi di scheduling. Cooperazione tra Processi: sincronizzazione e Comunicazione,
modelli di programmazione concorrente. Meccanismi di cooperazione: semafori, regioni critiche,
monitor, scambio messaggi, socket, chiamata di procedura remota, RMI, Deadlock e Starvation.
Gestione della Memoria Principale: tecniche per la gestione della memoria, Swapping, Paginazione
e Segmentazione (Concetti ed Algoritmi). Memoria Virtuale: paginazione e segmentazione. File
System: caratteristiche del file System, file e directory, protezione, implementazione del file system.
Gestione dei dispositivi di Input/Output: principi dell'hardware di I/O, il software per la gestione
dell' I/O, dischi, scheduling del disco, clock, terminali. Sistemi operativi distribuiti: sistemi
operativi di rete, Sistemi operativi distribuiti, file system distribuiti. Programmazione in ambiente di
rete. Protezione e sicurezza: meccanismi di protezione, cavallo di troia, worms, virus, tecniche per
aumentare la sicurezza di un sistema.
Laboratorio: Installazione di Linux, gestione di login, passwd, file, directory, I/O, processi,
protezioni. Programmazione della shell: Command-Line Editing, I/O e redirezione, controllo dei
processi. Programmazione di linux: libreria standard di I/O, programmi e processi, PID, ambiente e
variabili di ambiente, condivisione di file, funzioni di exec. Segnali: concetto di segnale, tipi di
segnale, uso dei segnali. Comunicazione tra processi: pipe, FIFO, code di messaggi, memoria
condivisa.
Insegnamenti Presenti Esclusivamente nella Laurea Magistrale
Ingegneria del Software
CFU: 9
Conoscenze pregresse richieste allo studente:
Conoscenza di algoritmi e strutture dati, programmazione procedurale, programmazione objectoriented e tecnologie di sviluppo per il web. Essere in grado di risolvere problemi di
programmazione semplici (programming in the small) sia utilizzando approcci procedurali che
object oriented con opportuna selezione e/o realizzazione di strutture dati efficienti. Saper lavorare
individualmente.
Concetti dell’ingegneria del software, dei processi di ingegneria del software e delle relative fasi,
attività e deliverable (programming in the large); definizione, proprietà e analisi di modelli; metodi
di analisi e progettazione e importanza dei linguaggi di modellazione del software per la
comunicazione tra diversi attori coinvolti in un processo di ingegneria del software; concetti e
tecniche di analisi, testing e debugging del software, metriche del software, manutenzione del
software, principali problematiche della gestione dei progetti software. Gli studenti saranno, inoltre,
in grado di produrre documenti software in accordo a standard di progetto. Saper costruire modelli
di sistemi con un procedimento step-by-step. Saper produrre documenti software durante le varie
fasi del processo di sviluppo e modificarli per produrre versioni successive nell’ambito di processi
software iterativi ed incrementali. Sapere usare la notazione UML per modellare il software. Saper
usare un approccio ingegneristico all’analisi, testing, debugging e manutenzione del software.
Sapersi relazionare con la committenza per poterne individuare e formalizzare le esigenze manifeste
o espresse. Saper lavorare in gruppo, saper comunicare con altri sviluppatori e altri attori
utilizzando diagrammi UML per la modellazione del software.
Argomenti del corso:
Concetti di base, definizioni e problematiche dell’Ingegneria del Software. Modelli di ciclo di vita
del software. Analisi e specifica dei requisiti. Progettazione e architetture software. Modellazione
orientata agli oggetti; Unified Modeling Language (UML): class diagram, object diagram, use case
diagram, sequence diagram, collaboration diagram, statechart diagram, activity diagram, component
diagram, deployment diagram; introduzione al Rational Unified Process. Software testing; livelli di
testing; processo e documenti di testing; principali tecniche di testing black box e white box; testing
di sistemi object-oriented. Cenni su software project management, software configuration
management, qualità del software, metriche del software e manutenzione del software. Cenni su
complementi di programmazione Java: Programmazione event-driven e interfacce grafiche;
programmazione distribuita e Remote Method Invocation (RMI); package e modularizzazione di
programmi Java; utilizzo di framework per l’automatizzazione del testing.
Fondamenti di Grafica Tridimensionale
CFU: 6
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessario avere assimilato i concetti e le nozioni di programmazione
procedurale, programmazione ad oggetti, strutture dinamiche, puntatori, programmazione eventdriven, vettori, matrici e trasformazioni di coordinate.
Il corso punta a fornire allo studente gli strumenti indispensabili per comprendere gli algoritmi ed i
metodi computazionali su cui si basano molte delle applicazioni grafiche interattive. L'enfasi è sulla
programmazione (OpenGL) e sulla comprensione dei meccanismi (strutture dati e radiometria) che
consentono di creare immagini al calcolatore, piuttosto che sull'impiego di strumenti software di
modellazione.
Contenuti:
Introduzione alla grafica. Schema di un’applicazione grafica. Fondamenti: Spazi vettoriali ed affini,
matrici e trasformazioni, poligoni. Strutture dati geometriche. Modellazione geometrica. Rendering
ed illuminazione: radiometria, BRDF, equazione di rendering. Modelli di illuminazione: modello di
Phong e di Cook-Torrance. Ray Tracing: modello di Whitted, intersezione, tecniche di
accelerazione. Radiosity. Rasterizzazione: clipping, rimozione superfici nascoste, shading. La
pipeline di OpenGL come caso di studio. Texture mapping. Lightmap. Ombre. Riflessioni.
Tecniche di rappresentazione della scena.
Sistemi Informativi
CFU: 6
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessaria conoscenza approfondita dei concetti e delle tecniche di
programmazione client-server e basi di dati
Acquisire le conoscenze di base dei moderni sistemi informativi, ed in particolare delle architetture
SOA e dei sistemi avanzati per il trattamento delle informazioni.
Contenuti:
Web Services. Standard e protocolli. SOAP, WSDL, UDDI. Servizi REST. Architetture SOA.
Metodologie di progettazione. Enterprise Service Bus. Enterprise Integration Pattern. Data
Warehouse. OLAP. Sistemi per la gestione della conoscenza. Ontology management system.
Tecniche Avanzate di Programmazione
CFU: 12
Prerequisiti:
Per seguire il corso è necessaria conoscenza dettagliata e capacità di applicazione di
programmazione client-server.
Acquisire conoscenze delle tecniche avanzate di programmazione ad oggetti ed in particolare dei
design pattern e delle tecniche di inversione del controllo. Essere in grado di applicare le tecniche
apprese al progetto e allo sviluppo di applicazioni ad oggetti di dimensioni medio-grandi. Acquisire
consapevolezza delle tecniche e delle metodologie per affrontare lo soluzione di problemi di
complessità medio-alta con la programmazione ad oggetti. Acquisire conoscenze delle tecniche
della programmazione client-server, ed in particolare: programmazione su basi di dati e
programmazione Web. Acquisire conoscenze dei principali protocolli alla base del World Wide
Web e delle tecnologie lato client. Essere in grado di progettare e sviluppare un'applicazione Web
utilizzando i principali framework applicativi. Acquisire consapevolezza del processo di
progettazione e sviluppo di un'applicazione client-server di medie dimensioni.
Contenuti:
Design pattern. I pattern della GOF. Pattern per la creazione di oggetti. Pattern strutturali. Pattern
comportamentali. Esempi di pattern nelle principali piattaforme di programmazione ad oggetti.
Pattern e framework. Inversione del controllo. Dependency injection. Framework di dependency
injection. Confronto tra i framework. Aspect Oriented Programming. Terminologia. Intercettori.
Framework di AOP.
Il Protocollo HTTP; HTTP 1.0; HTTP 1.1; Sicurezza, SSL e HTTPS. Tecnologie Lato Client: Il
Linguaggio HTML; Storia di HTML; HTML 4.0; XHTML 1.0; Modularizzazione di XHTML;
XTHML Basic; Fogli di Stile CSS; Separazione tra contenuto e presentazione; Fogli di Stile CSS;
CSS livello 1; CSS livello 2; Modello di flusso di CSS; JavaScript: Sintassi e semantica; utilizzo
per la convalida dei moduli; Metodologie di Progetto dell'Interfaccia; Qualità dei siti Web; Sviluppo
multidispositivo; Usabilità e Accessibilità.
SQL immerso; Disaccoppiamento di impedenza; SQL statico ed SQL dinamico -- cenni;
Transazioni e Affidabilità; Applicazioni a oggetti con SQL; ODBC e JDBC; Connessione,
istruzione, risultato, metadati; Prepared statements; Stored procedures; Gestione delle connessioni.
Framework per la persistenza. ADO.NET
Architetture per Applicazioni Web; Applicazioni Web; CGI; Cookie; Architetture a tre livelli;
Server applicativi e sviluppo basato su componenti; Java Servlet; Introduzione e ciclo di vita;
Richiesta, risposta, sessione, contesto; Inoltro delle richieste; Filtri; Server applicativi per J2EE;
JSP, Java Server Pages; Introduzione e ciclo di vita; Sintassi e oggetti predefiniti; Utilizzo di
componenti leggeri (JavaBeans); Collezioni di tag ("tag library"). Modelli di Applicazione; Modello
1; Modello 2: Il Framework MVC per lo sviluppo Web; Design patterns per lo sviluppo di
applicazioni Web ("front controller"). Java Server Faces. ASP.NET
Ambito Ingegneria dell'Informazione
Campi Elettromagnetici
Settore: ING-INF/02
CFU: 9
Prerequisiti:
Conoscenza delle metodologie e delle tecniche apprese nei corsi di matematica e fisica di base.
Scopo del corso è fornire all’allievo le conoscenze di base dell’Elettromagnetismo. Sono introdotte
le conoscenze di base relative alla propagazione libera e guidata e gli strumenti metodologici e
formali per l’analisi dei circuiti a parametri distribuiti.
Teoria dell’elettromagnetismo: Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo in forma differenziale
ed integrale. Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza e dei fasori. Relazioni costitutive.
Condizioni alla superficie di separazione tra due mezzi. Polarizzazione. Teorema di Poynting nel
dominio del tempo e della frequenza. Teorema di unicità. Teorema di reciprocità. Teorema di
dualità. Teorema di equivalenza. Teorema delle immagini.
Onde piane: Onde piane nel dominio del tempo e della frequenza. Riflessione e trasmissione di
onde piane alla superficie di separazione tra due mezzi con caratteristiche diverse. Mezzi
conduttori, profondità di penetrazione. Riflessione totale. Angolo di Brewster. Pacchetto d’onde,
velocità di fase, velocità di gruppo.
Propagazione guidata: Guide d’onda metalliche. Linee di trasmissione. Propagazione ed espansione
dei campi in guida. Modi TEM, TE e TM. Potenza in guida. Guida d’onda rettangolare. Diagramma
di Brillouin. Modo fondamentale. Cavo coassiale.
Teoria circuitale delle linee di trasmissione: Tensione e corrente in linea di trasmissione. Equazioni
dei telegrafisti. Soluzioni viaggianti e soluzioni stazionarie Formula del trasporto dell’impedenza.
Coefficiente di riflessione. Rapporto d’onda stazionaria. Potenza in linea di trasmissione.
Radiazione: Potenziali elettromagnetici. Dipolo elettrico elementare. Componenti lontane e
componenti vicine. Condizioni di radiazione all’infinito. Campo irradiato da una distribuzione di
corrente.
Elettronica
Settore: ING-INF/01
CFU: 9
Prerequisiti:
Conoscenza delle metodologie e delle tecniche apprese nei corsi di matematica e fisica di base, di
calcolatori elettronici, elettrotecnica, teoria dei segnali e sistemi dinamici.
Il corso è dedicato agli aspetti basilari ed essenziali dell’Elettronica Analogica e Digitale. Vengono
descritte le caratteristiche dei principali dispositivi elettronici (diodo, BJT. MOSFET) ed il loro
utilizzo sia nelle principali applicazioni dei circuiti analogici, che nella realizzazione delle porte
logiche e di alcuni circuitit digitali. Il corso approfondisce anche importanti aspetti dell’elettronica
analogica, quali la risposta in frequenza degli amplificatori, l’effetto della retroazione sugli
amplificatori analizzando configurazioni di media complessità. Il corso è di tipo metodologico e
pratico. La parte metodologica è dedicata alla studio degli aspetti più importanti del funzionamento
dei circuiti, tramite modelli analitici semplificati. La parte pratica è dedicata allo svolgimento di
esercitazioni numeriche per abituare gli allievi all’impiego di questi circuiti.
Modulo I: Elettronica generale
Amplificatore Operazionale: Amplificazione; Amplificatore operazionale ideale; circuiti con
amplificatori operazionali ideali: invertente, non invertente, sommatore, sottrattore, derivatore,
integratore, buffer;
Diodo: Caratteristica del diodo, diodo Zener. Modelli del diodo per ampi e piccoli segnali. I circuiti
a diodi elementari;
Transistore: Transistor Bipolare e MOSFET: regioni di funzionamento, caratteristiche di ingresso e
uscita, caratteristica di trasferimento, il transistor come amplificatore, il transistor come
commutatore logico, le reti di polarizzazione. Modelli lineari per piccoli segnali dei dispositivi in
regime dinamico, le configurazioni fondamentali. Stadi accoppiati, accoppiamento in continua e in
alternata, esempi di amplificatori a due stadi.
Convertitori analogico-digitale (A/D) e digitale- analogico (D/A): L’elaborazione digitale dei
segnali, campionamento e quantizzazione, il circuito di sample and hold. Convertitori A/D e D/A
come blocchi funzionali, esempi circuitali di convertitori A/D e D/A.
Caratteristiche elettriche delle porte logiche: Invertitore reale. Livelli logici nominali. Margini di
rumore. Tempo di propagazione. Potenza dissipata. Prodotto potenza-ritardo. Fan in e fan out.
Famiglie logiche in tecnologia MOS: Famiglia logica NMOS. L’invertitore NMOS con carico
resistivo e con carico attivo (NMOS ad arricchimento, NMOS a svuotamento, PMOS).
Caratteristica di trasferimento e livelli logici. Analisi dinamica e tempi di propagazione. Porte
logiche elementari.
Famiglia logica CMOS. L’invertitore CMOS. Caratteristica di trasferimento e margine di rumore.
Comportamento dinamico e tempi di propagazione. Potenza dissipata. Porte logiche elementari. Fan
in e fan out.
Famiglie logiche in tecnologia Bipolare: Famiglia logica TTL. Invertitore elementare. Stadio di
uscita. Invertitore TTL standard.
Circuiti combinatori:Sommatori e sottrattori. Comparatori. Codificatori e decodificatori.
Multiplexer e demultiplexer. Unità logica booleana. Matrici logiche programmabili (PLA).
Circuiti sequenziali: Circuiti bistabili (latch). SR ed esempio circuitale. Flip flop JK, Master-Slave,
D e T. Registri e contatori.
Memorie: Memorie non volatili (ROM, EPROM, EEPROM, Flash), Memorie RAM (Statiche e
Dinamiche).
Modulo II: Complementi di Elettronica
Circuiti e sistemi amplificatori: Amplificatori a transistori composti. L’amplificatore differenziale.
Carico attivo e specchio di corrente.
Risposta in frequenza degli amplificatori: La risposta in frequenza. Risposta al gradino di un
amplificatore. L’amplificatore ad emettitore comune alle alte frequenze. Il prodotto guadagnobanda. Gli inseguitori di emettitore e di source. Risposta in frequenza di più stadi in cascata. Il
cascode. L’amplificatore operazionale alle alte frequenze.
Amplificatori reazionati: Classificazione e rappresentazione degli amplificatori reazionati. Uso della
reazione nel progetto di amplificatori. Effetti della reazione sui principali parametri
dell’amplificatore.
Elettrotecnica
Settore: ING-IND/31
CFU: 9
Prerequisiti:
Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi la conoscenza degli argomenti di base dell’elettrotecnica
generale e di introdurre gli aspetti applicativi maggiormente significativi. Viene presentato il
modello circuitale con i metodi di soluzione analitici e numerici più diffusi di circuiti lineari tempoinvarianti in regime stazionario, periodico e dinamico qualsiasi. Le metodologie di analisi vengono
presentate con riferimento allo studio di problemi di interesse applicativo.
Modulo I: Circuiti
Richiami sulle equazioni di Maxwell nelle loro espressioni differenziali ed integrali - Campi
solenoidali ed irrotazionali – Densità di corrente di conduzione e di spostamento. La corrente
elettrica - Materiali conduttori ed isolanti – Circuito filiforme – Tensione e D.D.P. – Strumenti
ideali: amperometro e voltmetro - Definizione operativa della corrente e della tensione. Elementi
concentrati - I circuiti a parametri concentrati - Cenni sui circuiti a parametri distribuiti – N-Poli –
N-Bipoli – Legge di Kirchhoff delle correnti - Legge di Kirchhoff delle tensioni.
I bipoli - Convenzioni associate sulle variabili di porta. Potenza scambiata tra bipoli: definizione ed
interpretazione fisica. Caratteristica statica di un bipolo. Classificazione dei bipoli: inerzia,
passività, linearità, normalità, tempo-invarianza. Bipoli elementari ideali: il resistore, il generatore
indipendente di tensione, il generatore indipendente di corrente - Il condensatore - L'induttore Bipoli in serie ed in parallelo – I generatori reali – Reti stazionarie ad un solo generatore: tecniche
di manipolazione e calcolo della resistenza equivalente. Trasformazione stella-triangolo, triangolostella.
L'analisi delle reti - Teoria dei grafi - Concetto di nodo, lato, maglia, anello, albero, coalbero,
insieme di maglie fondamentali. Eq. di Kirchhoff in forma minima. Sistema fondamentale associato
ad una rete in regime stazionario in termini di corrente di lato. Trattamento delle correnti impresse.
Metodi rapidi per la risoluzione delle reti elettriche: correnti di maglia e potenziali di nodo.
I teoremi delle reti. Teorema di Tellegen - Conservazione dell'energia. Circuiti equivalenti di
Thevenin e Norton - Teorema di Thevenin - Teorema di Norton – Applicazioni dei circuiti
equivalenti– Teorema di non amplificazione delle tensioni e delle correnti - Principio di
sovrapposizione degli effetti.
N-poli e doppi-bipoli statici. Caratterizzazione dell’ N-polo lineare passivo. Matrice delle
conduttanze. Analisi e sintesi di N-poli. Trasformazione stella-poligono. Caratterizzazione del
doppio bipolo. Matrici delle conduttanze, delle resistenze, dei parametri ibridi e di trasmissione.
Collegamenti di doppi bipoli. Potenza assorbita. Altri tipi di doppi bipoli: generatori pilotati;
trasformatore ideale. Soluzione di reti contenenti generatori pilotati e doppi bipoli passivi.
I circuiti in condizioni dinamiche – Funzionamento transitorio in circuiti lineari: integrale generale
ed integrale particolare. Variabili di stato. Tecniche per l'analisi dei transitori in circuiti generici del
primo ordine.
Le reti in regime sinusoidale. Funzioni periodiche ed alternate. Parametri fondamentali dei segnali
sinusoidali - Reti in regime sinusoidale - Concetto di fasore – Rappresentazione vettoriale dei fasori
- Metodo simbolico - Concetto di impedenza - Caratterizzazione dei bipoli elementari nel dominio
simbolico. – Funzione di rete – Risoluzione di reti in regime sinusoidale - Potenza ed energia in
regime sinusoidale – Definizione della passività di un bipolo in c.d. - Teorema di Boucherot Circuiti risonanti – Non validità dei teoremi di non amplificazione delle correnti e delle tensioni in
condizioni dinamiche - Trattamento di reti in condizioni di regime eccitate da generatori sinusoidali
non iso-frequenziali. Rifasamento. Teorema del massimo trasferimento di potenza. Misure nelle reti
in r.s.: amperometro, voltmetro, wattmetro.
La risoluzione di circuiti LTI del secondo ordine in condizioni dinamiche nel dominio del tempo:
Circuito RLC. Risposta a stato ed ingresso zero. Risposta all'impulso unitario, metodi di calcolo e
proprietà, risposta la gradino unitario. Integrale di convoluzione.
La risoluzione di circuiti LTI mediante la trasformata di Laplace: Definizione. Calcolo di
trasformate notevoli. Proprietà della trasformata di Laplace: linearità, ritardo, derivazione,
integrazione. Calcolo di antitrasformata di Laplace di funzioni razionali. Applicazioni ed esempi
alla soluzione di circuiti in regime dinamico.
I Sistemi trifase ad alimentazione simmetrica diretta. Carichi trifase equilibrati e squilibrati in
configurazione a stella e a triangolo. Carichi monofase. Trattamento delle cadute in linea. Potenza
nei sistemi trifase. Misura della potenza nei sistemi trifase equilibrati e non a tre e a 4 fili: tecnica
del centro-stella artificiale, teorema di Aron, inserzione Aron. Rifasamento.
Modulo II: Campi
Campi elettromagnetici. richiami su alcuni concetti di base. Campi scalari, vettoriali e sistemi di
coordinate. Definizione dei campi E e B. Le sorgenti elementari del campo elettromagnetico:
cariche e correnti elettriche: densità volumetrica di carica elettrica; intensità di corrente elettrica;
densità volumetrica di corrente elettrica. Le sorgenti puntiformi, filiformi e superficiali.
Le equazioni di Maxwell
Rappresentazione dei campi vettoriali. Flusso, integrale di linea,
circuitazione di un campo vettoriale, tensione elettrica. Principio della conservazione della carica
per sistemi elettricamente chiusi. Legge della conservazione della carica per sistemi elettricamente
aperti, equazione di continuità. Le equazioni di Maxwell in forma integrale nel vuoto. Le equazioni
di Maxwell in forma locale nel vuoto. Conduttori: correnti elettriche libere, legge di Ohm alle
grandezze specifiche, campo elettromotore. Dielettrici: cariche di polarizzazione, intensità di
polarizzazione, dielettrici lineari. Materiali magnetici: correnti di magnetizzazione, intensità di
magnetizzazione, materiali magnetici lineari, materiali ferromagnetici. Le equazioni di Maxwell in
forma integrale e locale nei mezzi materiali.
Elettrostatica e equazioni del campo. Il principio di sovrapposizione. Distribuzioni di carica a
simmetria sferica, cilindrica e piana. Tensione e differenza di potenziale. L’operatore gradiente.
L’equazione di Poisson. Il potenziale associato a distribuzioni di carica. Campo elettrico e carica nei
conduttori. Principio delle immagini. La capacità di un conduttore isolato. La capacità di due
conduttori. Cenni sulle capacità parziali. Condensatore piano, cilindrico, sferico. Capacità di due
sfere. Capacità per unità di lunghezza di un cavo coassiale e di una linea bifilare. Capacità in
presenza di dielettrici. Energia del campo elettrico.
Campo di corrente stazionario Le equazioni del campo. Conduttore elettrico perfetto. Isolante
perfetto. Tubo di flusso. Resistore monodimensionale. Generatore di forza elettromotrice. Circuito
elettrico semplice. Leggi di Kirchhoff. Considerazioni energetiche: potenza dissipata, legge di
Joule, lavoro del campo elettromotore. Resistenza di terra.
Campo magnetico stazionario e quasi-stazionario Le equazioni del campo. Distribuzioni di correnti
a simmetria cilindrica e piana. Il solenoide rettilineo lungo. Coefficienti di auto e mutua induzione.
Circuiti accoppiati. Energia del campo magnetico. Forze. Induttanza per unità di lunghezza di un
cavo coassiale e di una linea bifilare. Induttanza di un solenoide rettilineo lungo. Circuiti ad
accoppiamento magnetico. Potenza ed energia assorbita. Reciprocità. Accoppiamento perfetto.
Circuiti magneticamente accoppiati in regime sinusoidale. Proprietà di adattamento di impedenza.
Circuiti magnetici. Riluttanza. Elettromagneti. Calcolo dei coefficienti di auto e mutua induzione in
presenza di un circuito magnetico. Magneti permanenti. Principi di conversione elettromeccanica
dell’energia. Trasformatore reale. Circuiti equivalenti.
Segnali e Sistemi
Settore: ING-INF/03-ING-INF/04
CFU: 12
Prerequisiti:
Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi la conoscenza degli argomenti di base relativi ai segnali e
ai sistemi dinamici. Vengono presentate le principali metodologie di analisi dei segnali e dei
sistemi. Le metodologie di analisi vengono presentate con riferimento allo studio di problemi di
interesse applicativo.
Modulo I: Teoria dei Segnali
Concetti generali: Definizione di segnale, Segnali deterministici ed aleatori, Classificazione
elementare dei segnali, Segnali analogici e digitali
Proprietà dei segnali: Operazioni elementari sui segnali, Combinazione di operazioni elementari,
Derivazione, integrazione, differenza prima e somma, Caratterizzazione sintetica dei segnali,
Estensione e durata temporale di un segnale, Segnali di durata rigorosamente limitata, praticamente
limitata, non limitata e segnali periodici, Area e media temporale di un segnale, Componente
continua e alternata di un segnale, Definizione di distribuzione e funzione generalizzata, Proprietà
della funzione generalizzata δ di Dirac, Energia di un segnale, Segnali di energia, Energia mutua,
Potenza e valore efficace di un segnale, Segnali di potenza. Relazioni tra segnali di energia e di
potenza, Potenza mutua, Misura in dB della potenza e dell’energia
Serie di Fourier: Serie di Fourier per segnali tempo continuo, Condizioni matematiche per la
convergenza della serie di Fourier, Convergenza in media quadratica della serie di Fourier,
Ricostruzione di un segnale periodico con un numero finito di armoniche, Serie di Fourier per
segnali tempo discreto (DFS), Principali proprietà della serie di Fourier e della DFS: Linearità,
Simmetria hermitiana e Uguaglianza di Parseval
Trasformata di Fourier: Trasformata di Fourier per segnali tempo continui e tempo discreti,
Relazioni tra serie e trasformata di Fourier, Proprietà elementari della trasformata di Fourier,
Derivazione e differenza prima, integrazione e somma, Proprietà di convoluzione e di prodotto,
Esistenza ed invertibilità della trasformata di Fourier, Estensione spettrale e banda di un segnale,
Segnali a banda rigorosamente limitata, praticamente limitata e non limitata, Trasformate di Fourier
generalizzate, Trasformata di Fourier dei segnali periodici tempo continui e tempo discreti, Somma
di Poisson, Analisi di Fourier delle sequenze periodiche: la Trasformata di Fourier Discreta (DFT),
Algoritmi veloci di trasformata discreta (FFT): complessità di calcolo e applicazioni, Estensione
spettrale e banda di un segnale periodico, Teorema di Parseval e densità spettrale di energia
Funzione di autocorrelazione e sue proprietà per i segnali di energia, Densità spettrale di potenza,
Funzione di autocorrelazione e sue proprietà per i segnali di potenza, Teorema di WienerKhintchine, Densità spettrale di potenza dei segnali periodici
Campionamento e conversione A/D e D/A: Campionamento ed interpolazione ideale, Teorema del
campionamento, Campionamento ed interpolazione in pratica: l’aliasing, Campionamento di segnali
a banda praticamente limitata, Interpolazione non ideale, Quantizzazione
Modulo II: Fondamenti di Sistemi Dinamici
Proprietà dei sistemi: Definizione di sistema astratto orientato, Classificazione elementare dei
sistemi, Modelli ingresso-uscita e ingresso-stato-uscita, Interconnessione di sistemi, Proprietà dei
sistemi: Non dispersività, Causalità, Invertibilità, Invarianza temporale, Stabilità, Linearità,
Modello ingresso-uscita di un sistema lineari tempo-invarianti (LTI) a tempo continuo, Modello
ingresso-uscita di un sistema lineari tempo-invarianti (LTI) a tempo discreto,
Studio dei sistemi nel domino delle trasformate: Trasformata di Laplace e sua applicazione
all’analisi dei sistemi LTI a tempo continuo, Trasformata Zeta e sua applicazione all’analisi dei
sistemi LTI a tempo discreto,
Analisi dei sistemi lineari tempo-invarianti (LTI): Risposta impulsiva e convoluzione, Risposta
indiciale, Risposta ad ingressi sinusoidali e a fasori, Risposta ad ingressi periodici, La funzione di
trasferimento e gli schemi a blocchi, Sistemi elementari
Caratterizzazione dei sistemi LTI nel dominio della fequenza: La risposta armonica,
Rappresentazioni grafiche della risposta armonica: diagrammi di Bode, Nichols e Nyquist, Fedeltà
di risposta e separazione di segnali mediante filtraggio, banda passante.
Insegnamenti Presenti Esclusivamente nella Laurea Magistrale
Teoria dei Segnali Aleatori + Modulazioni Analogiche e Numeriche
Settore: ING-INF/03
CFU: 15
Prerequisiti:
Conoscenze di base di: calcolo differenziale ed integrale, campi elettromagnetici, teoria dei segnali.
Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi la conoscenza degli argomenti di base relativi all’analisi
dei segnali aleatori e alla loro caratterizzazione spettrale e alla trasmissione di segnali analogici e
numerici. Vengono presentati i principali schemi di modulazioni analogiche (lineari ed
esponenziali) e numeriche (in banda base e in banda passante) e studiati gli effetti del rumore sulla
comunicazione. Sono anche introdotti elementi di teoria dell’informazione. Le metodologie di
analisi vengono presentate con riferimento allo studio di problemi di interesse applicativo.
Modulo I: Teoria dei Segnali Aleatori
Probabilità: Richiami di teoria degli insiemi, Probabilità: definizioni preliminari, Probabilità
assiomatica, Proprietà elementari della probabilità, Elementi di calcolo combinatorio, Schema
fondamentale del conteggio, Probabilità condizionale, Interpretazioni della probabilità condizionale,
Legge della probabilità composta, Regola della catena, Teorema della probabilità totale e teorema
di Bayes, Indipendenza tra eventi, Indipendenza di tre o più eventi, Esperimenti combinati,
Esperimenti indipendenti, Elementi di un sistema di comunicazione, Sorgente di informazione,
Canale di comunicazione e canale binario simmetrico (BSC), Sorgenti e canali senza memoria
Variabili aleatorie: Definizione formale di variabile aleatoria, Funzione di distribuzione cumulativa
(CDF) e sue proprietà, Variabili aleatorie discrete, continue, miste, Percentile e mediana, Funzione
densità di probabilità (pdf) e sue proprietà, Funzione distribuzione di probabilità (DF) e sue
proprietà, Variabile aleatoria di Bernoulli, Variabile aleatoria di Poisson, Variabile aleatoria
uniforme, gaussiana o normale, esponenziale, di Laplace (esponenziale bilatera) e di Rayleigh,
Caratterizzazione statistica di Y = g(X), Calcolo della CDF di Y = g(X), della DF di Y = g(X) e della
pdf di Y = g(X)
Caratterizzazione sintetica di una variabile aleatoria [10h]: Media di una variabile aleatoria,
Teorema fondamentale della media, Proprietà della media, Varianza e valor quadratico medio di
una variabile aleatoria, Proprietà della varianza, Momenti di una variabile aleatoria, Relazione tra
momenti e momenti centrali, Disuguaglianze notevoli
Coppie di variabili aleatorie: Funzione di distribuzione cumulativa (CDF) congiunta, Proprietà della
CDF congiunta, Funzione densità di probabilità (pdf) congiunta, Proprietà della pdf congiunta,
Funzione di distribuzione di probabilità (DF) congiunta, Statistiche congiunte e marginali, Coppie
di variabili aleatorie indipendenti, Proprietà delle variabili aleatorie indipendenti, Trasformazioni di
coppie di variabili aleatorie, Trasformazione 2→1, Trasformazione 2→2, Variabili aleatorie
complesse
Caratterizzazione sintetica di una coppia di variabili aleatorie: Teorema fondamentale della media
per una coppia di variabili aleatorie, Momenti congiunti di una coppia di variabili aleatorie, Misure
di correlazione di una coppia di variabili aleatorie, Correlazione, Spazio vettoriale di variabili
aleatorie, Covarianza, Coefficiente di correlazione, Incorrelazione tra due variabili aleatorie, Stima
lineare a minimo errore quadratico medio, Principio di ortogonalità
Vettori di variabili aleatorie: Caratterizzazione statistica di n variabili aleatorie, Funzione di
distribuzione cumulativa (CDF), Funzione densità di probabilità (pdf), Funzione di distribuzione di
probabilità (DF), Proprietà delle distribuzioni congiunte di n variabili aleatorie, Trasformazioni di n
variabili aleatorie, Variabili aleatorie indipendenti, Momenti di n variabili aleatorie, Vettore delle
medie, Matrice di correlazione e matrice di covarianza, in correlazione, Teoremi limite e
convergenza di una sequenza di variabili aleatorie, Legge dei grandi numeri, Teorema limite
fondamentale
Segnali aleatori a tempo continuo e a tempo discreto: Definizione di processo aleatorio a tempo
continuo, Processi parametrici, Caratterizzazione statistica di un processo aleatorio a tempo
continuo, Indici statistici al 1° e al 2° ordine di un di un processo aleatorio a tempo continuo,
Funzioni valor medio, varianza, potenza, Funzioni di autocorrelazione e autocovarianza, Processi
aleatori a tempo continuo stazionari in senso stretto e lato, Proprietà della funzione di
autocorrelazione di un processo aleatorio a tempo continuo stazionario in senso lato, Funzioni di
mutua correlazione, Densità spettrale di potenza mutua, Processi aleatori incorrelati, incoerenti ed
ortogonali, Processi aleatori complessi, Filtraggio di un segnale aleatorio a tempo continuo, Densità
spettrale di potenza di un processo aleatorio a tempo continuo stazionario, Processi aleatori
gaussiani a tempo continuo: definizioni, proprietà e filtraggio, Processi aleatori a tempo continuo
erodici: ergodicità del valor medio e della funzione di autocorrelazione, Processi aleatori a tempo
discreto, Analisi spettrale filtraggio dei processi aleatori a tempo discreto
Modulo II: Modulazioni Analogiche e Numeriche
Concetti generali: Schemi a blocchi di un sistema di trasmissione analogico e numerico, La
propagazione delle onde elettromagnetiche, Le linee di trasmissioni: doppini, cavi coassiali, guide
d'onda e fibre ottiche, La propagazione in spazio libero: onda di terra di cielo e LOS, Bilancio
energetico di un collegamento, Rumore bianco, Banda equivalente di rumore, Calcolo nel caso di
filtro RC, Rapporto segnale rumore all'uscita di un filtro RC, Temperatura equivalente di rumore,
Cifra di rumore, Connessione in cascata di circuiti a due porte
Rappresentazione dei segnali e sistemi passa banda: Segnali passa banda: rappresentazione in
termini di segnale analitico e componenti in seno e coseno, Traformata di Hilbet e filtro
trasformatore, Valutazione dell'equivalente passa basso a partire dal segnale passa banda nel tempo
e in frequenza, Valutazione del segnale passa banda a partire dall'equivalente passa basso nel tempo
e in frequenza, Spettro dei segnali passa banda e densità spettrale di potenza, Filtri passa banda:
equivalente in banda base di un filtro, Distorsioni lineari e condizioni per avere un sistema passa
banda non distorcente: ritardo di fase e di inviluppo, Approssimazione banda stretta, Canale di
comunicazione wireless, Modello di canale affetto da percorsi multipli, Canale selettivo in
frequenza e canale piatto in frequenza: il fading flat, Spettro doppler: fading flat-flat.
Modulazione d’ampiezza: Modulazione analogica AM convenzionale: segnale nel tempo e in
frequenza. Profondità di modulazione ed efficienza. Calcolo della potenza associata al segnale e alla
portante. Trasmettitori AM. Il mixer e sue realizzazioni a trasconduttanza variabile, con dispositivo
non lineare e con switch. Mixer sbilanciato e bilanciato. Demodulatore sincrono e demodulatore di
inviluppo. Modulazione a doppia banda laterale con portante soppressa e modulazione a singola
banda laterale con portante soppressa: segnali nel dominio del tempo e in frequenza.
La multiplazione a divisione di frequenza. La modulazione a banda vestigiale.
Modulazione angolare: Modulazione di fase e di frequenza. Deviazione di fase (PM) e di frequenza
(FM), indice di modulazione di fase e frequenza. Calcolo della banda per un segnale modulato PM e
FM nel caso di modulante sinusoidale. La modulazione FM a banda stretta e a banda larga. Effetto
delle non linearità sulla modulazione FM. Il moltiplicatore di frequenza: modulatori FM diretti e
indiretti. Demodulazione di un segnale FM mediante conversione FM-AM. La modulazione FM
stereo: modulatore e demodulatore stereo. Circuiti per la sincronizzazione della fase della portante:
l'anello ad aggancio di fase (PLL). Funzionamento in presenza di un dissincronismo di fase e di
frequenza. Effetto del filtro d'anello. Il PLL come rivelatore FM.
Il rumore nella comunicazione analogica: Processi aleatori passa banda e loro proprietà. Prestazioni
delle modulazioni anologiche: rapporto segnale rumore in uscita ad un demodulatore sincrono AM,
DSB-SC, SSB-SC, PM e FM. Enfasi e pre-enfasi nella modulazione FM. Confronto delle
prestazioni dei sistemi di trasmissione analogici.
Elementi di teoria dell’informazione: Misura dell’informazione ed entropia. Autoinformazione ed
entropia. Proprietà dell’entropia. Entropia congiunta. Sorgenti di informazione. Entropia di
sorgente. Tasso d’informazione di una sorgente. Sorgenti discrete senza memoria (DMS). Codifica
di sorgente. Codici per la compattazione dati. Codici a lunghezza fissa e a lunghezza variabile.
Codici univocamente decifrabili. Codici a prefisso. Condizioni per l’univoca decifrabilità.
Efficienza dei codici per la compattazione dati. Codici di Shannon. Codifica a blocchi e primo
teorema di Shannon. Efficienza dei codici a lunghezza fissa. Codici di Huffmann.
Modulazione impulsiva: Modulazione impulsiva d’ampiezza. Modulazione impulsiva di posizione.
Modulazione impulsiva codificata. Modulazione delta. Il cimatore. Definizione del fattore di carico
e valutazione della probabilità di sovraccarico. Il quantizzatore, il rapporto segnale rumore di
quantizzazione. Progetto di un quantizzatore uniforme. Il quantizzatore non uniforme: il compandor
e la legge mu e la legge A. Modulazione impulsiva a codifica differenziale
La multiplazione a divisione di tempo: La trasmissione Pulse Coded Modulation (PCM).
Generazione del segnale PCM e valutazione dell'occupazione di banda. Sistemi multiplex europei e
nord-americani: formati di trama e supertrama. Il sincronismo nei sistemi multiplex. L'allineamento
di trama e il suo recupero. Multiplazione numerica sincrona e asincrona. Principio della
giustificazione di bit. Gerarchie PDH europea, giapponese, nord-americana.
Trasmissione dati in banda base: Calcolo della funzione di autocorrelazione e della densità spettrale
di potenza per un segnale di tipo PAM. Segnali binari unipolari, polari con impulsi di tipo non
ritorno a zero (NRZ) e con ritorno a zero (RZ): densità spettrale di potenza. Codifica di linea e
codifica AMI e densità spettrale di potenza di un segnale AMI. Codifica di linea Manchester.
Rappresentazione di forme d'onda: espansione ortonormale. Struttura del ricevitore mediante
correlatori e filtri adattati. Equivalente vettoriale del sistema di trasmisione numerica. Occupazione
di banda e teorema della dimensionalità. Segnalazione multilivello. Efficienza spettrale.
Segnalazione con impulsi di tipo sinc. Interferenza intersimbolica (ISI). Condizione di Nyquist per
ISI nulla. Impulsi a spettro a coseno rialzato. Ottimizzazione dei filtri in trasmissione e ricezione.
L'equalizzatore del canale. Trasmissione numerica sequenziale.
Modulazione numerica in canali passa banda: Modulazioni digitali binarie coerenti: modulazione
OOK, BPSK, DPSK, FSK. Modulazioni digitali binarie non coerenti. Modulazioni digitali
multilivello: QPSK, MSK, MPSK, QAM, efficienza spettrale. Tecnologie Spread Spectrum (FHSS
e DSSS).
Il rumore nella comunicazione numerica: Il filtro adattato. Probabilità di errore delle segnalazioni
binarie. Prestazioni dei sistemi binari in banda base. Rivelazione coerente di segnali passa-banda
binari. Rivelazione incoerente di segnali passa-banda binari. Confronto tra i vari sistemi di
trasmissione digitali. Rapporto segnale rumore di uscita nei sistemi PCM. Codifica a protezione di
errore: codici a blocco e codici convoluzionali, interallacciamento e calcolo delle prestazioni.
Progettazione dei Sistemi di Controllo + Tecnologie dei Sistemi di Controllo
Settore: ING-INF/04
CFU: 12
Prerequisiti:
Conoscenze di base di: calcolo differenziale ed integrale, algebra lineare, elettrotecnica, elettronica,
teoria dei sistemi e teoria dei segnali.
Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi la conoscenza delle principali tecniche di analisi e sintesi
di sistemi di controllo in retroazione, delle metodologie e tecnologie dell’automazione dei sistemi di
produzione, con particolare riferimento alle infrastrutture tecnologiche (reti informatiche, sistemi di
supervisione integrata) ed alle metodologie di analisi e sintesi dei sistemi di automazione. Le
metodologie vengono presentate con riferimento allo studio di problemi di interesse applicativo.
Modulo I: Progettazione dei Sistemi di Controllo
Richiami di analisi dei sistemi: risposta armonica, stabilità dei sistemi LTI. Il problema del
controllo: il controllo automatico, tipologie di controllo, controllo a ciclo aperto e a ciclo chiuso ,
classificazione, struttura funzionale di un sistema di controllo in retroazione, esempi di
applicazione. Caratteristiche dei sistemi in retroazione: sensibilità alle variazioni parametriche e agli
ingressi non manipolabili, banda passante del sistema a ciclo chiuso. Precisione a regime nei sistemi
in retroazione: errore a regime in presenza di un riferimento di tipo canonico, errore a regime
dovuto ad ingressi non manipolabili di tipo canonico, azione di compensazione in avanti. Il criterio
di Nyquist ed i margini di stabilità. Cenni ai metodi di passaggio ciclo aperto-ciclo chiuso: carte di
Nichols, luogo delle radici. Specifiche di progetto e linee guida per la sintesi del compensatore. Reti
correttrici e loro uso nella sintesi del compensatore. Controllo in cascata. Regolatori standard:
struttura, metodi di sintonia, approcci alla sintesi. Controllo digitale: generalità, problematiche
generali legate alla conversione A/D e D/A, metodologie di analisi e sintesi di sistemi di controllo
digitale e loro applicazione a casi di studio. Cenni alle tecniche di sintesi mediante retroazione dello
stato, osservatori dello stato e loro utilizzo nei sistemi di controllo.
Modulo II: Tecnologie dei Sistemi di Controllo
Problematiche generali del controllo logico/sequenziale e della supervisione. Infrastrutture per
l’automazione integrata: reti informatiche per l’automazione e sistemi di supervisione ed
acquisizione dati (SCADA). Tecnologie per i sistemi di automazione: sensori, attuatori, sistemi di
controllo (PLC, microcontrollori, DCS). Controllo logico-sequenziale: progetto mediante
Sequential Functional Chart (SFC) di logiche di controllo ed elementi di programmazione dei PLC.
Valutazione prestazionale e controllo supervisivo di impianti automatizzati mediante Reti di Petri.
Metodi e Tecniche per l'Osservazione della Terra
Settore: FIS/01
CFU: 9
Prerequisiti:
Conoscenze di base di: calcolo differenziale ed integrale, campi elettromagnetici, teoria dei segnali.
Il corso fornisce un'introduzione alla metodologie per l’osservazione della terra. Lo scopo è quello
di fornire competenze relative alle metodologie e tecniche di osservazione della terra e alla
comprensione dei fenomeni relativi al sistema terra-atmosfera.
Introduzione. Problemi Inversi. Struttura chimica dell'atmosfera terrestre. Distribuzione verticale di
Pressione e densità. Struttura termica dell'atmosfera terrestre. Composizione particolare
dell'atmosfera. Piattaforme satellitari.
Natura della Radiazione Elettromagnetica. Spettro Elettromagnetico. Propagazione delle Onde.
Polarizzazione. Parametri di Stokes. Legge di Kirkhoff. Funzione di Planck per il corpo nero.
Interazioni Microscopiche. Lo spettro di Assorbimento atomico. Lo spettro di Assorbimento
molecolare. Forma delle linee. Coefficiente di assorbimento e trasmittanza. Lo spettro di
assorbimento atmosferico. Sistemi Spettrometrici passivi.
Interazioni Macroscopiche. Polarizzazione della materia. Teoria classica. Indice di rifrazione.
Riflessione e Trasmissione.Singolo dipolo oscillante: Scattering Ryleigh. Radiazione da dipoli
multipli. Estinzione da particolato. Funzione di Scattering. Scattering da particelle sferiche: Teoria
di Mie. Backscattering da particolato.
Telerilevamento Passivo. Equazione del trasferimento radiativo. Il telerilevamento della
Temperatura superficiale del mare. Telerilevamento delle piogge. Legge di Beer e telerilevamento
degli aerosol.
Inversione dell'equazione di trasferimento radiativo rispetto al vettore di stato dell'atmosfera.
Telerilevamento delle nubi.
Telerilevamento Attivo. Considerazioni basilari. Radar meteorologici. Misure Radar delle
precipitazioni. Principi generali del Lidar. DIAL. Misure Doppler. UHF/VHF radar.
Modelli numerici per campi e circuiti
Settore: ING-IND/31
CFU: 9
Prerequisiti:
Conoscenze di base di: calcolo differenziale ed integrale, calcolo numerico, elettromagnetismo
generale, elettrotecnica.
Il corso si propone di fornire un approccio integrato ai problemi propri dell’ingegneria dei circuiti
elettrici e dei campi elettromagnetici, nel quale le formulazioni stesse del problema sono ricavate
prevedendo che esso debba essere risolto per via numerica, e le tecniche numeriche sono introdotte
tenendo presente le caratteristiche del problema numerico da risolvere. All’allievo ingegnere viene
fornita una conoscenza critica degli strumenti numerici di risoluzione dei modelli matematici
associati ai problemi così da metterlo in grado di interpretare correttamente i risultati ottenuti alla
luce dei fenomeni fisici coinvolti. Nell’ambito del corso verranno presentati alcuni tra i principali
metodi (differenze finite, elementi finiti) impiegati nella pratica ingegneristici per la ricerca della
soluzione attraverso l’elaboratore elettronico.
Richiami su approssimazioni ed errori. Richiami sui metodi per la ricerca di radici di equazioni
algebriche scalari.
Formulazioni dei problemi circuitali. Leggi di Kirchhoff in forma matriciale. Richiami di elementi
di topologia dei circuiti: albero, coalbero, maglie fondamentali, insiemi di taglio. Matrice Q di
insieme di taglio fondamentale. Matrice B di maglia fondamentale. LKT sulla base delle tensioni di
albero. Relazione tra Q e B. LKC sulla base delle correnti di albero. Equazioni di tableau per i
circuiti resistivi: generalizzazione dell’analisi di Tableau. Equazioni di nodo per i circuiti resistivi.
Circuiti dinamici generali. Analisi di nodo modificata. Analisi mediante le variabili di stato.
Sistemi di equazioni algebriche lineari e non lineari. Metodi diretti. Metodo di Cramer, costo
computazionale. Metodo di eliminazione Gaussiana: pivoting,(parziale e completo), compensazione
degli errori. Metodo di Gauss- Jordan. Inversione di matrici. Fattorizzazione LU. Costo
computazionale. Esistenza ed unicità della fattorizzazione LU. Matrice di permutazione. Il
problema del condizionamento di una matrice. Proprietà spettrali di una matrice. Numero di
condizionamento di una matrice. Metodi iterativi: metodo di Jacobi, metodo di Gauss-Seidel,
metodo del gradiente coniugato. Criteri di convergenza dei metodi iterativi. Applicazioni. Sistemi di
equazioni non lineari: metodo di Picard; metodo di Newton-Raphson.
Interpolazione. Formule di interpolazione di Newton alle differenze finite divise: Interpolazione
lineare; interpolazione quadratica, forma generale della formula di Newton, analisi dell’errore per la
formula di Newton. Formula di Lagrange. Interpolazione mediante funzioni splines: splines lineari;
splines quadratiche; splines cubiche; algoritmo per l’interpolazione mediante splines cubiche
Sistemi di equazioni differenziali del primo ordine a derivate ordinarie. Problema ai valori iniziali o
problema di Cauchy. Soluzione del problema di Cauchy con il metodo delle differenze finite.
Metodo di Eulero esplicito e metodo di Eulero implicito. Metodo di Crank-Nicholson. Consistenza,
stabilità numerica, convergenza. Criteri di stabilità numerica. Proprietà delle frequenze naturali di
un sistema di equazioni differenziali ordinarie del primo ordine, lineari e tempo-invarianti. Ordine
di convergenza e stima dell’errore. Errore di troncamento, errore di arrotondamento.
Formulazioni dei problemi di campo. Le equazioni di Maxwell nei vari limiti. I modelli statici:
conduzione stazionaria; elettrostatica; magnetostatica: formulazione A (potenziale vettore), ϕ
(potenziale ridotto), ϕ-ψ (potenziale ridotto-totale), A-ϕ (potenziale vettore ridotto). I modelli
quasi-statici: elettro-quasi-statica; magneto-quasi-statica: formulazioni magnetiche ed elettriche in
termini di campo, mista e di potenziale: H, H-Ω, T-Ω-Ω, A*, A*-Ω, A*-ϕ-Ω. Propagazione e Full
Maxwell: la formulazione basata sulla minimizzazione dell’errore costitutivo. Formulazioni deboli:
il metodo dei residui pesati. Formulazioni variazionali: applicazione all’elettrostatica. Formulazioni
integrali: caso elettrostatico e caso magneto-quasi-statico
Equazioni differenziali a derivate parziali. Classificazione delle equazioni alle derivate parziali
(PDE): ellittiche, paraboliche, iperboliche. Metodi analitici per la soluzione delle PDE : Funzione di
Green; separazione delle variabili, trasformazioni conformi. Metodi numerici. Soluzione
dell’equazione di Poisson e dell’equazione di propagazione attraverso il metodo delle differenze
finite. Convergenza, errore, stabilità numerica. Metodo degli elementi finiti: discretizzazione del
dominio attraverso simplices; interpolazione attraverso funzioni di forma affini. Soluzione
dell’equazione di Poisson 2D con condizioni al contorno non omogenee attraverso i metodi di Ritz
e Galerkin. Convergenza della soluzione. Tecniche per l’imposizione delle condizioni di regolarità
all’infinito.
Sensori, Rivelatori e Dispositivi Elettronici
Settore: ING-INF/01
CFU: 9
Prerequisiti:
Conoscenze di base di elettronica, modelli numerici per campi e circuiti.
Lo scopo del corso è quello di descrivere i principi di funzionamento dei principali sensori fisici. In
particolare saranno trattati i microsensori. Saranno inoltre approfonditi i trasduttori i sensori e gli
attuatori piezoelettrici e cMUT. Il corso, inoltre, intende fornire gli strumenti di base necessari alla
comprensione del funzionamento dei dispositivi elettronici e della loro tecnologia: i fondamenti
della fisica dei semiconduttori; l´analisi del funzionamento di alcuni importanti dispositivi quali: la
giunzione pn, il transistore BJT, il condensatore e il transistore MOS; i processi di fabbricazione dei
dispositivi. Il corso è di tipo metodologico e pratico. La parte metodologica è dedicata alla studio
degli aspetti più importanti del funzionamento dei dispositivi, tramite modelli analitici semplificati.
La parte pratica è dedicata allo svolgimento di esercitazioni numeriche con l’utilizzo di software
commerciali agli elementi finiti (ANSYS, FEMLAB) per consentire agli allievi il progetto e la
simulazione di dispositivi reali.
Modulo I: Sensori e Rivelatori
Introduzione. Classificazione dei sensori. Sensori ideali e limitazioni reali
Sensori termici. Considerazioni di base e definizioni. Termocoppie. Termoresistori, Termodiodi,
Termotransistori.
Sensori meccanici. Principi di funzionamento. Sensori di spostamento. Sensori di velocità e di
flusso. Accelerometri. Sensori di forza, pressione e deformazione. Altri sensori meccanici
Sensori magnetici. Considerazioni di base e definizioni. Sensori ad effetto Hall. Magnetoresistori,
Magnetodiodi, Magnetotransistori
Sensori Piezoelettrici. La piezoelettricità. Modelli matematici dei sensori. Criteri di progetto.
Trasduttori ecografici. Il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico statico e dinamico.
Sensori Capacitivi. Il microfono a condensatore: principio di funzionamento e modello di Mason. Il
trasduttore cMUT. Progetto per applicazioni in acqua ed in aria.
Esercitazioni di laboratorio con l’utilizzo di software commerciali agli elementi finiti (ANSYS,
FEMLAB) per illustrare l’utilizzo pratico dei sensori studiati durante il corso.
Modulo II: Dispositivi Elettronici
Cenni di fisica dei semiconduttori. Generalità sui semiconduttori; il semiconduttore intrinseco, i
semiconduttori di tipo p e di tipo n, la distribuzione degli elettroni, la legge dell’azione di massa, la
neutralità della carica, le equazioni del trasporto, la corrente ohmica o di deriva, la corrente di
diffusione, l'equazione di continuità della carica.
Giunzione p-n e diodi. La giunzione pn; la giunzione pn in equilibrio, il modello del diodo a
giunzione, la relazione di Shockley, la corrente di saturazione inversa, la caratteristica I-V del diodo
a giunzione, la rottura della barriera di potenziale (effetto a valanga, effetto zener), il diodo zener.
Il transistore bipolare a giunzione (BJT). Il modello fondamentale del BJT in regione attiva e in
regime stazionario, il modello di Ebers-Moll, le regioni di funzionamento, l'effetto Early,
Il transitore MOSFET. Il condensatore MOS: principio di funzionamento, tensione di soglia. Il
MOSFET: principio di funzionamento, regioni del triodo e di saturazione, l’effetto body.
Tecnologie dei circuiti integrati. La tecnologia planare. Processi di fabbricazione per i transistori
MOS. Il processo CMOS. Processi per i transistori bipolari.
Sistemi di Telecomunicazioni a Microonde e Radiofrequenze
Settore: ING-INF/02
CFU: 12
Prerequisiti:
Conoscenze di base di: calcolo differenziale ed integrale, calcolo numerico, elettromagnetismo
generale, elettrotecnica.
Scopo del corso è fornire all’allievo le tecniche di analisi e sintesi delle antenne e gli elementi di
base per il progetto di collegamenti radio, nonché gli strumenti per l’analisi e la sintesi dei sistemi
per la propagazione guidata nell’intervallo di frequenze delle microonde. Il corso si articola in due
moduli.
Modulo I: Antenne
Fondamenti di Teoria delle antenne: Potenziali elettromagnetici. Campo lontano. Parametri di
un’antenna in ricezione e in trasmissione. Formula del collegamento. Sezione radar ed equazione
del radar.
Antenne filiformi: Problema di Hallén. Equazione di Fredholm I e II specie. Soluzione asintotica
per antenne snelle. Distribuzione di corrente. Impedenza di ingresso.
Antenne ad onda progressiva: Antenna lunga. Dipolo ripiegato. Antenna a V. Antenna rombica.
Balun.
Schiere di Antenne: Fattore di array. Array lineari. Polinomio associato. Array broadside e endfire.
Array binomiale. Sintesi mediante Fourier. e Chebyshev. Array planari. Accoppiamento. Matrice di
impedenza. Array con elementi parassiti. Antenna Yagi-Uda. Phased array.
Antenne ad apertura: Teorema di equivalenza. Approssimazione dell’ottica fisica. Apertura
rettangolare e circolare su conduttore elettrico perfetto. Radiazione da guida rettangolare aperta.
Antenne ad horn.
Antenne a riflettore: Analisi del riflettore parabolico mediante la teoria geometrica della diffrazione,
il metodo dell’apertura, il metodo dell’ottica fisica ed il metodo delle correnti equivalenti di bordo.
Propagazione: Propagazione per onde di terra. Propagazione su terra piatta. Propagazione su terra
sferica. Influenza della troposfera sull’onda di terra. Scattering troposferico.
Modulo II: Microonde
Circuiti a microonde: Tensioni e correnti equivalenti. Impedenza di una giunzione a una porta e sue
proprietà. Giunzioni a N porte. Matrice di impedenza. Matrice di scattering. Giunzioni a due porte.
Matrice di trasmissione. Eccitazione del campo elettromagnetico in guida.
Adattamento: Carta di Smith. Adattamento a uno, due e tre stubs. Trasformatore a λ/4. Lemma delle
piccole riflessioni. Trasformatore binomiale. Trasformatore di Chebyshev. Linee rastremate.
Dispositivi passivi: Terminazioni. Attenuatori. Variatori di fase. Accoppiatori direzionali. T-magic.
Giratori. Isolatori. Sfasatori. Divisori di potenza.
Microstrisce: Modello circuitale del modo quasi-TEM. Calcolo dell’Impedenza caratteristica.
Soluzione elettrostatica approssimata.

Corso di Laurea Scienze e Tecnologie Informatiche

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