Ingegneria elettronica e delle comunicazioni

Gli argomenti trattati coprono tutti gli aspetti più importanti legati alla realizzazione delle reti a Banda Ultra Larga, da quelli più generali (l'evoluzione delle reti di trasporto, la teoria delle fibre ottiche, i cavi e i connettori) a quelli più specifici come le infrastrutture di posa, i sistemi di attestazione, le muffole, gli splitter, le modalità di misura, di controllo e certificazione della rete primaria, secondaria e verticale.

Le condizioni ambientali quali temperatura, umidità, temperatura assoluta, temperatura relativa, punto di rugiada, indice di calore, agiscono fisiologicamente con effetti diversi che il corpo umano percepisce con modalità differenti. I valori di tali parametri, misurati a livello locale permettono di risolvere al meglio le problematiche derivanti dalle condizioni di disagio conseguenti a condizioni sfavorevoli quali temperatura e umidità elevate che agiscono poi direttamente su altre condizioni ambientali quali il punto di rugiada e l'indice di calore. In pratica, le misurazioni devono essere effettuate con appositi dispositivi quali termometro e igrometro, oppure utilizzando sensori dedicati che forniscono i dati ottenuti dalle misurazioni effettuate. Tali dati devono poi essere elaborati mediante dispositivi microcontrollori o microprocessori e poi opportunamente trasformati e resi umanamente adatti alla visualizzazione. In questo caso, tutto ciò viene ottenuto con appositi sensori che forniscono i dati al microcontrollore Arduino NANO, programmato secondo le necessità di elaborazione. Con i dispositivi realizzabili con i progetti qui proposti possono essere elaborati i dati provenienti dai sensori di pressione, temperatura e umidità rispettivamente BMP280, DS18B20 e DHT22. Oltre ai dispositivi appena elencati, in questi quattro progetti vengono utilizzati display a colori di tipo TFT e TFTLCD rispettivamente da 1,8 pollici e 2,4 pollici per visualizzare i dati ottenuti dai sensori e poi elaborati dal dispositivo Arduino NANO. I dati elaborati dal microcontrollore Arduino NANO (o semplicemente NANO nel caso di clone) sono visualizzati graficamente in forma di scala variabile e in forma di testo su display a colori di tipo TFT. Questi tipi di display offrono graficamente una risoluzione maggiore di quella dei display monocromatici di tipo OLED, anche grazie alle dimensioni maggiori da un minimo di 1,8 pollici (4,57 cm), a un massimo di 2,4 pollici (6 cm). I programmi (sketch) vengono sviluppati in ambiente di sviluppo (IDE) di Arduino e utilizzano librerie facilmente disponibili, alcune già presenti nel core di Arduino. In questo modo vengono realizzati dispositivi di misurazione che possono essere impiegati come Stazioni locali di biometeorologia e fornire dati in tempo reale da utilizzare in tutte le attività e interazioni tra i fenomeni atmosferici locali e l'organismo umano. Nessuno dei dispositivi realizzabili con i progetti presentati utilizza la rete Internet ed essendo alimentabili autonomamente possono essere collocati ovunque sia possibile accedere ai display.

Il testo tratta argomenti alla base dell'ingegneria delle telecomunicazioni, i cui aspetti sistemistici vengono approfonditi in un diverso volume. Affronteremo quindi l'analisi spettrale di Fourier e le proprietà associate, assieme al suo impiego nell'analisi dei sistemi lineari quando attraversati da segnali certi od aleatori. Dopo aver affrontato gli aspetti legati al processo di campionamento e quantizzazione dei segnali analogici vengono introdotte le metodologie di elaborazione digitale e filtraggio numerico, mentre lo studio della correlazione tra valori di segnale presi ad istanti diversi, e delle sue applicazioni alla analisi spettrale ed al filtraggio di segnali aleatori, è preceduto da un capitolo su probabilità e statistica. Sono quindi definiti ed analizzati i peggioramenti della qualità di un segnale causati da distorsione lineare (e non) e da disturbi additivi, a cui segue un capitolo riguardante la basi della teoria dell'informazione e della codifica di sorgente, per concludere con il capitolo che illustra le tecniche ed i formati in uso per la codifica numerica di segnali multimediali.

Vengono studiate le tecniche di modulazione analogica e numerica alla base dei sistemi di telecomunicazione, assieme alle tecniche di codifica dell'informazione e della trasmissione dei segnali su cavo, fibra ottica e onda radio, approfondendo quindi l'analisi del caso delle comunicazioni mobili e quello delle trasmissioni multi-antenna o MIMO, a cui è dedicato un intero nuovo capitolo. Sono affrontati gli aspetti della rappresentazione dei segnali passa-banda mediante inviluppo complesso, l'effetto dei fenomeni di distorsione lineare (e non) sulle prestazioni in presenza di rumore, la modulazione OFDM ed a spettro espanso. Si approfondisce quindi la teoria dell'informazione definendo la capacità di canale ed analizzando le tecniche di codifica a blocco, convoluzionale ed iterativa. Imposteremo quindi un modello circuitale in grado di caratterizzare la rumorosità di apparati e ripetitori, ed affronteremo una rassegna delle tecniche di equalizzazione adottate a contrasto degli effetti filtranti. Infine, è inclusa la trattazione della teoria del traffico e delle reti a commutazione di pacchetto (inclusa Internet) e di circuito.

L'elenco di circa 11.000 transistor BJT con circa 70.000 sostituzioni consigliate.

Dedico queste pagine a tutti, in particolare agli appassionati di elettronica, specie di radio, ricezione e trasmissione sintetizzando in modo semplice tutto il percorso fatto dagli illustri scienziati del 1800, inizi '900, per arrivare all'invenzione della radio, progenitrice dei nostri telefonini e di tutte le altre applicazioni elettriche che circondano il nostro vivere attuale. La necessità, mi è stata suggerita da innumerevoli persone che frequentano la mia abitazione, in particolare il mio stanzone, che oso chiamare laboratorio e che tra una chiacchiera e l'altra, tentano di comprendere il senso delle diavolerie che ci sono sparse dappertutto. Non è un trattato per i quali esistono pubblicazioni specifiche su ogni argomento, ma un excursus, a partire dall'invenzione della pila ad opera di Volta, primo generatore continuo di energia elettrica per passare agli infiniti esperimenti di elettricità che i nostri avi hanno realizzato ed in qualche modo spiegato anche a se stessi, dando lustro all'umanità intera. Va detto, che ogni fenomeno, ha dato comunque risultati pratici e che oggi noi possiamo godere. Spero con questo di contribuire a fare comprendere ai nostri ragazzi quanto impegno è stato profuso nel tempo con alti e bassi, con successi e delusioni per il piacere del bello. Il libro è suddiviso idealmente in due parti: nella prima con l'invenzione della radio in 4 mosse e nella seconda le mie "realizzazioni varie"…

Il controllo di base risulta essere ancora un ingranaggio fondamentale dal buon funzionamento del quale dipende l’efficacia di ogni sistema di automazione. Nonostante le moderne tecnologie digitali mettano a disposizione considerevoli risorse di calcolo la regolazione di numerose grandezze fisiche (quali temperature, portate, pressioni, velocità, concentrazioni, etc.) viene svolta da semplici algoritmi che, come un esercito di disciplinate ed operose formiche, fanno sì che le variabili da controllare seguano gli andamenti e mantengano i valori desiderati. Si tratta degli algoritmi di tipo Proporzionale-Integrale-Derivativo, noti come PID, che, grazie a un invidiabile rapporto costi/benefici e alla semplicità con cui possono essere realizzati con diverse tecnologie, sono stati applicati con successo fin dai tempi della rivoluzione industriale.

Molti storici si sono cimentati per stabilire le origini del Radar. Fra questi S.S. Swords è stato il più preciso, se già nel 1986, nel suo libro Technical History of the beginnings of radar, scriveva «Ugo Tiberio of Italy was perhaps the first radio scientist to study experimentally and theoretically the reradiation properties of targets». Nel 1986 Swords non poteva omettere la parola perhaps. Il nostro compito è stato quello di contribuire a togliere tale parola, utilizzando tutta la documentazione ritrovata dal 1996 in poi. Con ciò la figura di Ugo Tiberio e del gruppo di ricercatori che operarono nella seconda metà degli anni Trenta del secolo scorso presso Mariteleradar ne esce fortemente rivalutata. Deve anche essere riconsiderata l'opera della Marina Militare che, riunendo in quel Centro di Ricerca personaggi che manifesteranno in seguito tutto il loro valore, aveva chiaramente dimostrato di sapere anticipare i tempi.

In questo libro, ho riunito il materiale elettrotecnico che negli anni ho prodotto, nel forum di Electroyou, scaturite dall'esperienza mia personale, con scambi d'idee con colleghi, tecnici del settore.

L'elettronica di potenza è la disciplina che si occupa dei circuiti elettronici concepiti per controllare il flusso di energia elettrica. La sua nascita si potrebbe far risalire al 1902, con l'invenzione della valvola raddrizzatrice al mercurio. La nascita dell'elettronica di potenza moderna, invece, si può far risalire nel 1956, anno in cui fu inventato il tiristore (o SCR), il primo componente a semiconduttore specifico per le applicazioni di potenza. Da allora sono stati introdotti molti altri tipi di dispositivi di potenza a semiconduttore, con un'accelerazione tra la fine degli anni ottanta e i primi anni novanta del secolo scorso. Lo sviluppo dell'elettronica di potenza permette di far fronte in maniera sempre più soddisfacente alle esigenze di gestione e conversione dell'energia elettrica richieste dalle crescenti prestazioni, sempre più complesse, insite nei sistemi moderni. È per questo motivo che oggi l'elettronica di potenza è presente in quasi tutte le più moderne applicazioni dove viene impiegata l'energia elettrica. In molte applicazioni moderne, infatti, come ad esempio i trasporti (treni, aerei, navi da crociera, automobili elettriche ed ibride), le macchine utensili, la robotica, ma anche gli elettrodomestici, è richiesta la conversione di energia elettrica in energia meccanica: in questo contesto l'elettronica di potenza è parte integrante dei cosiddetti azionamenti elettrici. L'elettronica di potenza è anche alla base degli alimentatori per oggetti di uso quotidiano quali la radio, il televisore, il computer. Fra le applicazioni di punta sono da ricordare i moderni sistemi di condizionamento della potenza per gli impianti elettrici, e soprattutto le fonti di energia rinnovabili (fotovoltaico ed eolico), un settore attualmente in forte espansione. L'idea di un testo sull'elettronica di potenza nasce dall'esigenza, espressa da più parti, di avere un testo semplice e accessibile a tutti.