Carácter: (Anual, 1 er ó 2º cuatrimestre) Anual

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1 C u r s o a c a d é m i c o : DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA Titulación: Licenciatura en Física (44) Código: 1800 Asignatura: PROPAGACIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Curso en el que se imparte: 5º Carácter: (Anual, 1 er ó 2º cuatrimestre) Anual Tipo: (Troncal, Obligatoria, Optativa, Libre elección) Créditos: Totales Teóricos Prácticos LRU ECTS 11 Idioma en el que se imparte: Español Dirección web asignatura: Obligatoria Responsable ó coordinador: Otros: Antonio Gamero Rojas (fa1garoa@uco.es) DATOS BÁSICOS DE LOS PROFESORES Nombre y apellidos Departamento Ubicación Pedro Rodríguez García (pm1roagp@uco.es) Física Física Planta Baja. Edifico Albert Einstein Planta Baja. Edifico Albert Einstein Área de conocimiento Física Aplicada Física Aplicada DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA Descriptores BOE Líneas de transmisión. Guías de ondas. Cavidades resonantes. Circuitos de microondas. (BOE 30 de Diciembre de 2003). Situación Prerrequisitos: Electromagnetismo (3º) Contexto dentro de la Titulación: La asignatura anual de Propagación de Ondas Electromagnéticas se imparte en el quinto curso de la Licenciatura en Física, una vez que el alumno tiene suficientes conocimientos de Electromagnetismo, Teoría de Circuitos y Métodos Matemáticos, que son necesarios para abordar el contenido de esta asignatura. Siguiendo las directrices del plan de estudios, en la asignatura se estudia la propagación de ondas electromagnéticas guiadas por sistemas de transmisión, tanto en líneas de transmisión como en guías de ondas, así como los aspectos generales del comportamiento de los elementos de circuitos de alta frecuencia más habituales. El estudio de la propagación de ondas electromagnéticas puede considerarse una extensión de la asignatura de Electromagnetismo del tercer curso y en cierta forma se completa con la asignatura, también de quinto curso de la licenciatura, Electrodinámica Clásica. 1

2 Recomendaciones: Es recomendable que el alumno haya cursado las asignaturas correspondientes al primer ciclo de la titulación, especialmente las mencionadas en el apartado anterior. Así mismo, es muy conveniente que los alumnos tengan conocimientos de inglés científico (y/o francés), ya que la mayoría de los textos de interés se encuentran en inglés (o francés). En cuanto a la asistencia, es especialmente recomendable asistir a todas las clases y actividades relacionadas con la asignatura, ya que esto permitirá al alumno recibir una mejor formación y favorece ir al día con la asignatura. Por ello la asistencia será evaluada en la calificación final de la asignatura. Respecto al estudio, debido a la extensión de esta asignatura anual, es especialmente conveniente estudiar regularmente y no retrasarse en el estudio de la materia que se está trabajando en cada momento, dado que la comprensión de los distintos temas se basa en general en los estudiados previamente. El estudio continuado se refleja en la participación activa durante el desarrollo del curso, lo que será también evaluado en la calificación final Competencias - Comunicación oral y escrita. - Capacidad de análisis y síntesis. - Razonamiento crítico. - Capacidad de gestión de la información. - Resolución de problemas concretos. - Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio o en el entorno. Objetivos Estudiar las propiedades generales de las ondas electromagnéticas guiadas. Conocer los diferentes sistemas de transmisión para obtener ondas electromagnéticas guiadas. Estudiar el modo de propagación dominante transversoelectromagnético en las líneas de transmisión. Conocer las tensiones e intensidades equivalentes en el modelo circuí tal. Analizar las características de las líneas de transmisión y las condiciones óptimas de transferencia de energía. Estudiar el problema de la adaptación de impedancias y saber utilizar algunos adaptadores comunes. Caracterizar los modos de propagación en guías conductoras. Analizar el efecto de discontinuidades de la simetría traslacional y el problema de la excitación de guías. Conocer las características propagativas en guías dieléctricas y sus modos de propagación. Entender el comportamiento de los circuitos resonantes de alta frecuencia. Conocer el comportamiento de algunos elementos de circuitos habituales, recíprocos y no-recíprocos. 2

3 Metodología Nº de horas de trabajo del alumno Técnicas Docentes Tutorías Bloques temáticos Dividir el temario en bloques (sin nº máximo ni mínimo) I - ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS GUIADAS. II - LÍNEAS DE TRANSMISIÓN III - GUÍAS DE ONDA IV - RESONADORES Y ELEMENTOS DE CIRCUITOS 3

4 Bibliografía - D.M. Pozar. Microwave Engineering. John Wiley & Sons Inc., R.E. Collin. Foundations for Microwave Engineering. McGraw-Hill Inc., P.R. Karmel, G.D. Colef & R.L. Camisa. "Introduction to Electromagnetic and micro-wave Engineering. John Wiley & Sons Inc, P.F. Combes. "Micro-ondes", vol.1 : 'Lignes, guides et cavités'. vol. 2 : 'Circuits passifs, propagation et antennes'. Dunod, 1996 y R.E. Collin. "Field theory of guided waves". IEEE Press, D.K. Cheng. "Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería". Addison Wesley Longman, R.S. Elliot. "An introduction to guided waves and microwave circuits". Prentice Hall, J.Bará. "Circuitos de microondas con líneas de transmisión". Edicions UPC, J.E. Page. Propagación de ondas guiadas. Serv. Publ. ETSIT-Madrid, V. Ortega. Introducción a la teoría de microondas. Serv. Publ. ETSIT-Madrid, J.M. Rebollar. Introducción a las guías dieléctricas. Serv. Publ. ETSIT-Madrid, P.A. Rizzi. "Microwave engineering passive circuits". Prentice Hall, M. Hélier. Techniques micro-ondes". Ellipses édition, J.M. Miranda, J.L. Sebastián, M. Sierra y J. Margineda. "Ingeniería de microondas. Técnicas experimentales". Prentice Hall, Técnicas de evaluación Enumerar, tomando como referencia el catálogo de la guía común. Se realizarán exclusivamente exámenes finales de la asignatura en las convocatorias oficiales (diciembre, junio y septiembre). Dichos exámenes constarán de preguntas de desarrollo y problemas, análogas a las planteadas en cursos anteriores. 4

5 Programa de contenidos Teóricos: Con indicación de las competencias que se van a trabajar en cada lección PRESENTACIÓN - Generalidades. - Bandas del espectro electromagnético. - Aplicaciones de los campos de RF y microondas. I - ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS GUIADAS. TEMA 1 : PROPAGACIÓN EN SISTEMAS DE TRANSMISIÓN. - Sistemas de transmisión. - Resolución de la ecuación de onda. - Clasificación de las soluciones. Modos de propagación. - Impedancia de onda. - Condiciones de contorno de conductor ideal. - Corte de los modos TE y TM. Diagrama de dispersión. - Dispersión. - Velocidades de fase y grupo. TEMA 2 : TRANSPORTE DE ENERGÍA. - Potencia y energía en sistemas de transmisión ideales. - Velocidad de transporte de la energía. - Sistemas de transmisión con pérdidas. - Efecto de las pérdidas en el dieléctrico. - Efecto de las pérdidas en el conductor - Superposición de modos. - Ortogonalidad y completitud de las soluciones. - Distorsión. II - LÍNEAS DE TRANSMISIÓN TEMA 3 : PROPAGACIÓN EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN. - Tensiones e intensidades equivalentes. - Ecuaciones de propagación. - Parámetros de la línea de transmisión. - Líneas con pérdidas. - Dispersión y distorsión en líneas de transmisión TEMA 4 : LÍNEAS DE TRANSMISIÓN FINITAS. - Líneas desacopladas. Impedancia de entrada. - Línea ideal en cortocircuito y circuito abierto. - Líneas /2 y /4. - Coeficiente de reflexión. - Razón de onda estacionaria. - Transferencia de energía en una línea. - Potencia suministrada por el generador. - Acoplamiento conjugado. 5

6 TEMA 5 : LÍNEAS DE TRANSMISIÓN EN RÉGIMEN TRANSITORIO. - Procesos transitorios en líneas de transmisión. - Diagramas de reflexión. - Excitación de pulsos. - Líneas con cargas reactivas. TEMA 6 : ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS. - La Carta de Smith. Propiedades. - Condiciones de adaptación. - Adaptador de configuración en L. - Adaptación por línea /4 - Adaptación por stubs. TEMA 7 : LÍNEAS DE TRANSMISIÓN COMUNES. - Línea coaxial. Parámetros. - Potencia máxima. - Modos superiores. - Línea bifilar. - Líneas de tecnología planar. - Líneas microtira y de ranura. III - GUÍAS DE ONDA TEMA 8 : GUÍAS DE ONDA CONDUCTORAS IDEALES. - Propagación en guías cerradas. - Guías de sección rectangular. - Modos de propagación. - Banda pasante. - Guías de sección circular. - Modos de propagación. TEMA 9 : GUÍAS CONDUCTORAS COMO ELEMENTOS DE CIRCUITO. - Impedancia en guías de onda. - Discontinuidades en guías. - Diafragmas. - Sonda. - Excitación de guías. - Distribución de corrientes. - Aperturas. TEMA 10 : GUÍAS DE ONDA CONDUCTORAS REALES. - Efecto del dieléctrico con pérdidas. - Efecto del conductor real. - Constante de atenuación. - Potencia transmitida con y sin pérdidas. - Comparación de líneas de transmisión y guías conductoras. 6

7 TEMA 11 : GUÍAS DE ONDA DIELÉCTRICAS - Propagación en guías dieléctricas abiertas. - Modos guiados y radiantes. - Potencia transmitida. - Fibras ópticas de salto de índice. - Modos híbridos. - Diagramas de dispersión. - Fibras monomodo y de índice gradual. IV - RESONADORES Y ELEMENTOS DE CIRCUITOS TEMA 12 : RESONADORES. - Circuitos resonantes. - Frecuencia de resonancia y factor de calidad. - Circuitos con carga. - Circuitos resonantes con líneas de transmisión. - Cavidades resonantes. - Cavidades rectangulares y circulares. - Perturbaciones en una cavidad. - Resonador dieléctrico. Fabry-Pérot. - Acoplo de resonadores. TEMA 13 : ELEMENTOS DE CIRCUITOS. - Matrices de impedancia y dispersión. Propiedades. - Matriz de transmisión. PROGRAMA DE LABORATORIO SESIÓN 1 : LÍNEAS DE TRANSMISIÓN. - Características de una línea coaxial. - Transitorios. Atenuación. SESIÓN 2 : GUÍAS DE ONDA. - Dispersión en guías rectangulares de banda X. - SWR. Impedancias de carga. Acoplo de impedancias. SESIÓN 3 : ANÁLISIS ESPECTRAL. - Calibración de un Analizador de Espectro. - Espectro de RF. Ganancia de un amplificador. SESIÓN 4 : CARACTERIZACIÓN DE ELEMENTOS DE CIRCUITO. - Cristal detector. Atenuador. Acoplador direccional... - Mezclador. Desfasador. SESIÓN 5 : RESPUESTA EN FRECUENCIA DE ELEMENTOS DE CIRCUITO. - Barridos en frecuencia. Cavidad resonante. - Circulador. Aislador. Divisor... 7

8 Competencias a adquirir por unidades temáticas: Se trabajarán todas las competencias en todos los temas. Los mismos del contenido teóricos Programa de contenidos Prácticos: Mecanismo de Control y Seguimiento Tutorías 8

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