Simulazioni Numeriche di Opportune Equazioni dell'Elettromagnetismo Applicate al Caso di un'Antenna Biconica

By working with an extensions of the classical set of electromagnetic equations, we implemented some numerical techniques to study the near-field of a biconic antenna. Though the usual Maxwell's equations are included in the model, the generalization is necessary to handle the possible creation of regions displaying non-vanishing divergence in proximity of the boundaries, where perfect conductivity is not given for granted. Finite-difference schemes have been primarily used in a three-dimensional domain described by cylindrical coordinates. The numerical experiments include the simulation of solitary waves in vacuum and their behaviour when passing through media of different conductivity. In a successive development these waves are studied in conjunction with boundary constraints, due to the their interaction with the conductive guides. The goal of this analysis, only in part achieved, is a full understanding of the passage of the electromagnetic wave from the state of guided evolution to the one when the signal travels in free space.

Partendo da un'estensione delle classiche equazioni dell'elettromagnetismo sono state implementati opportuni schemi numerici al fine studiare il "near-field" di un'antenna biconica. L'estensione delle equazioni di Maxwell è stata necessaria per modellizzare una nuova situazione: è stata infatti considerata la possibilità di avere regioni spaziali in cui la divergenza del campo elettrico non fosse nulla, in particolare nelle zone in prossimità delle guide, trattate come conduttori non-perfetti. Le simulazioni sono state ambientate in uno spazio tridimensionale descritto in coordinate cilindriche e le equazioni sono state discretizzate usando schemi alle differenze finite. Dapprima sono stati condotti esperimenti numerici relativamente alla propagazione di onde solitoniche nel vuoto, quindi si è passati a considerare casi in cui queste attraversassero mezzi con diversa conduttività. Successivamente sono state individuate condizioni al bordo adatte a simulare l'interazione di un solitone con delle guide conduttrici ed infine, i risultati sono stati applicati al caso, più complesso, del campo elettromagnetico generato da un'antenna biconica. Solo in parte sono stati raggiunti gli obbiettivi preposti, ovvero comprendere a fondo il modo in cui un'onda elettromagnetica si comporta nel passaggio da uno stato in cui la sua evoluzione è guidata, ad uno in cui si propaga come onda libera.