Datos Descriptivos. Guía de Aprendizaje Información al estudiante. Sólo castellano Sólo inglés Ambos IDIOMA IMPARTICIÓN

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1 Guía de Aprendizaje Información al estudiante Datos Descriptivos ASIGNATURA: SISTEMAS DE RADIOFRECUENCIA MATERIA: CRÉDITOS EUROPEOS: Ondas electromagnéticas. Líneas de transmisión. Guías de onda y antenas. 4.5 ECTS CARÁCTER: OBE TITULACIÓN: Grado en Ingeniería Aeroespacial CURSO/SEMESTRE 3º Curso / 5º Semestre ESPECIALIDAD: NSA CURSO ACADÉMICO 2011 / 2012 PERIODO IMPARTICION IDIOMA IMPARTICIÓN Septiembre- Enero Febrero - Junio X Sólo castellano Sólo inglés Ambos X 1

2 DEPARTAMENTO: Infraestructura Sistemas Aeroespaciales y Aeropuertos PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO (C = Coordinador) DESPACHO Correo electrónico Calvo Virto, Julio (ETSIA) julio.calvov@upm.es Lopez Morales, Andrés (ETSIA) andres.lopez@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMA- LIDAD LA ASIGNATURA Ingeniería Eléctrica ASIGNATURAS SUPE- Electrónica y automática RADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Conocimientos de los programas cursados en Matemáticas y Física. Manejo fluido de números complejos y transformadas de Fourier y Laplace. 2

3 Objetivos de Aprendizaje COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CG 1 CG 3 CG 4 CG 6 CG 7 CG 9 Capacidad de organización y de planificación. Capacidad para identificar y resolver problemas, aplicando, con creatividad, los conocimientos adquiridos. Capacidad para integrarse y formar parte activa de un equipo de trabajo. Trabajo en equipo. Uso de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones. Comunicación oral y escrita. Razonamiento crítico y capacidad de asociación que posibiliten el aprendizaje continuo. Código RA1.1 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA CAPITULO 1. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SISTEMAS DE RADIOFRECUENCIA. El/La alumno/a posee la capacidad para analizar el problema de la transmisión de información sin conexión galvánica. RA1.2 RA1.3 RA1.4 RA2.2 RA2.3 RA2.4 El/La alumno/a conoce los parámetros que gobiernan la transmisión de energía electromagnética. El/La alumno/a conoce las bandas de frecuencia. El/La alumno/a conoce el sistema MKS y las constantes físicas. CAPÍTULO 2. PROPAGACION DE ONDAS EN ESPACIO LIBRE Y ME- DIOS CONFINADOS. El/ La alumno/a conoce las ecuaciones de maxwell en el plano del tiempo y de la frecuencia. El/ La alumno/a conoce el teorema de Poynting. El/ La alumno/a conoce la solución de onda plana y los distintos modos de reflexión. 3

4 RA2.5 RA3.1 RA3.2 RA3.3,4 RA3.5 RA3.6 RA3.7,8 RA4.1,2 RA4.3 RA4.4 RA4.5 RA4.6 RA5.1,2 RA5.3 RA5.4 RA5.5 RA5.6 RA5.7 RA5.8 RA5.9 RA5.10 El/ La alumno/a conoce la propagación por onda plana en los diferentes medios: conductores, dieléctricos, con y sin pérdidas. CAPÍTULO 3. LINEAS DE TRANSMISION. El/La alumno/a conoce las limitaciones en la transmisión de las señales de alta frecuencia. El/La alumno/a conoce las ecuaciones y sus soluciones en el plano de la frecuencia y del tiempo. El/La alumno/a conoce el valor de las impedancias y la constante de propagación, coeficientes de reflexión y transmisión. El/La alumno/a conoce el fenómeno de ondas estacionarias El/La alumno/a conoce los fundamentos del diagrama de Smith y es capaz de adaptar impedancias a través de su uso. El/La alumno/a conoce las líneas strip y las digitales. CAPÍTULO 4. GUIAS DE ONDA. El/La alumno/a conoce las guías rectangulares y las ecuaciones en coordenadas rectangulares. El/La alumno/a conoce los modos de propagación con campo eléctrico y magnético transversales. El/La alumno/a conoce la relación entre potencia transmitida y perdida. El/La alumno/a adquiere una imagen física de la propagación. El/La alumno/a conoce el funcionamiento de las cavidades resonantes. CAPÍTULO 5. ANTENAS El/La alumno/a conoce el mecanismo de radiación y el dipolo infinitesimal. El/La alumno/a conoce el campo inducido y radiado El/La alumno/a conoce los diagramas de radiación en amplitud y potencia. El/La alumno/a conoce el efecto de suelo y abordar su evaluación. El/La alumno/a conoce los parámetros: ganancia, directividad y eficiencia. El/La alumno/a conoce los conceptos de potencia transferida y apertura. El/La alumno/a conoce la polarización. El/La alumno/a comprende el teorema de reciprocidad El/La alumno/a conoce el ruido y la relación señal/ruido 4

5 RA6.1 RA6.2 RA6.3 RA6.4 RA7.1 RA7.2 RA7.3,4 RA7.5 CAPÍTULO 6. TIPOS DE ANTENAS El/La alumno/a conoce los distintos objetivos de frecuencia y ancho de banda. El/La alumno/a conoce los dipolos más usados. El/La alumno/a conoce las antenas mono polo El/La alumno/a conoce las antenas ranura, directividad y apertura. CAPÍTULO 7. REDES DE ANTENAS El/La alumno/a conoce las aplicaciones que surgen de la obtención de diagramas de radiación precisos y sofisticados. El/La alumno/a aborda el problema con dos antenas El/La alumno/a conoce aborda el problema de n antenas El/La alumno/a conoce las técnicas de medición de los campos generados por las antenas en el campo cercano y lejano. 5

6 Contenidos y Actividades de Aprendizaje CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPITULO 1. PRINCIPIOS FUNDAMENTA- LES DE LOS SISTEMAS DE RADIOFRE- CUENCIA. APARTADO Generalidades Esquemas de bloques de dispositivos de radioemisión y radio recepción. Transmisión de energía electromagnética Rangos de frecuencias Sistema de unidades MKS y constantes físicas Indicadores Relacionados T1_1.1 T1_1.2 T1_2 T1_3 T1_4 Introducción. Ecuaciones de las ondas electromagnéticas en el dominio del tiempo. Ecuaciones de las ondas en el dominio de la frecuencia. T2_1 T2_2.1 T2_ PROPAGACION DE ONDAS EN ESPA- CIO LIBRE Y ME- DIOS CONFINADOS Teorema de Poynting en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Propagación por onda plana Condiciones de contorno Propagación de la onda plana en la superficie de la Tierra. Propagación en dieléctrico sin pérdidas. Propagación en medios con pérdidas. Propagación en conductores buenos y malos Propagación en dieléctricos con pérdidas. T2_3 T2_4.1 T2_4.2 T2_5.1 T2_5.2 T2_5.3 T2_5.4 T2_5.5 6

7 3. LINEAS DE TRANS- MISION. Introducción. Tipos de líneas. Parámetros básicos de las ecuaciones de las líneas de transmisión. Ecuaciones en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Solución de las ecuaciones en líneas sin pérdidas Solución en líneas con pérdidas Impedancia de línea, característica y constante de propagación. Coeficientes de reflexión y transmisión Ondas estacionarias.roe Diagrama de Smith. Fundamento y manejo. Adaptación de impedancias mediante Stub en paralelo y serie Líneas strip T3_1 T3_2.1 T3_2.2 T3_2.3 T3_2.4 T3_3 T3_4 T3_5 T3_6.1 T3_6.2 T3_7 4. GUIAS DE ONDA Introducción a las guías de onda rectangulares. Ecuaciones en coordenadas rectangulares TM y TE en guias rectangulares Potencia transmitida y perdida Distribución de las líneas de campo en dos modos de propagación Cavidades resonantes, factor de calidad Q T4_1 T4_2 T4_3 T4_4 T4_5 T4_6 5. ANTENAS Introducción. Dipolo infinitesimal Campo cercano y lejano. Campo inducido y radiado. Diagramas de radiación en amplitud y potencia Efecto del suelo Ganancia, directividad y eficiencia Máxima potencia transferida y apertura efectiva Polarización. Teorema de reciprocidad Ruido y relación señal ruido T5_1 T5_2 T5_3 T5_4 T5_5 T5_6 T5_7 T5_8 T5_9 T5_10 7

8 6.TIPOS DE ANTENAS Introducción. T6_1 Dipolos de media onda, una onda y 3/2 de onda T6_2 Antenas mono polo T6_3 A. parabólicas T6_4 Antenas ranura: campos radiados, impedancia, directividad y apertura T6_5 7. REDES DE ANTE- NAS. Introducción. Sistemas de dos antenas Sistemas de n antenas Técnicas de medida de campos generados por las antenas. T7_1 T7_2 T7_3-4 T7_5 8

9 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA Exposición oral; pizarra, retroproyector, cañón de video, transparencias, ordenador. CLASES PROBLE- MAS Análisis del problema. Planteamiento. Resolución. Los alumnos deberán resolver en el aula algunos problemas por sí solos o en pequeños grupos, bajo la supervisión de un docente. Laboratorio de Electrónica. PRACTICAS Explicación de la práctica. Realización de la misma. Presentación de resultados (informe de prácticas). TRABAJOS AUTO- NOMOS TRABAJOS EN GRUPO Individuales. Se atenderá a los alumnos en los horarios señalados TUTORÍAS para ello. 9

10 RECURSOS DIDÁCTICOS Apuntes de la asignatura. IBLIOGRAFÍA Engineering applicatios of electromagnetic theory Samuel Y.Liao. Ed. West publishing company Fundamentos de la radioelectrónica E. Manaev. Ed. Mir Moscu. Fields waves and transmission lines F.A. Benson & T.M.Benson. Ed. Chapman & Hall Antennas Kraus electricidad y magnetismo Edward M. Purcell Berkeley physics course. RECURSOS WEB Aplicación informática Moodle de la UPM para la asignatura Sistemas de radiofrecuencia Laboratorio de Electrónica. EQUIPAMIENTO 10

11 Cronograma de trabajo de la asignatura Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades Evaluación Otros 1 Teoría Cap.1 (2 h). Problemas Cap. 1 (1h). 4 h (+1 h preparación test) Teoría Cap.2 (2 h). Problemas Cap. 2 (1 h). - 4 h(+1 h preparación test) Teoría Cap. 2 (2 h). Problemas Cap.2 (1 h). - 4 h(+1 h preparación test) Teoría Cap.2 (2 h). Problemas Cap. 2 (1 h). - 4 h(+3 h preparación parcial) Teoría Cap. 3 (2 h). Problemas Cap.3 (1 h). - 4 h (+1h preparación test) - 1 er Parcial 11

12 6 Teoría Cap. 3 (2 h). Problemas cap. 3(1 h) - 4 h Teoría Cap.3 (2 h). Problemas Cap. 3 (1 h). - 4 h (+1h preparación test) - - Teoría Cap.4 (2 h). 4 h 4 h (+6 h realización informes - Informe de prácticas de - 8 Problemas Cap. 4 (1 h). (provisional, e fecha a decidir) de prácticas) laboratorio (provisional, en fecha a decidir) 9 Teoría cap. 4 (1 h) Problemas Cap. 4 (2 h). - 4 h (+1h preparación test) Teoría Cap. 5 (3 h). - 4 h (+3 h preparación parcial) - 2º Parcial - 11 Teoría Cap. 5 (2 h). Problemas cap. 5(1h) - 4 h

13 12 Teoría Cap. 6 (2 h). Problemas Cap. 6 (1 h). - 4 h (+1h preparación test) Problemas Cap. 6 (2 h). Teoría Cap. 7 (1 h). - 4 h Teoría Cap. 7 (1 h). - 4 h (+1h preparación test, +5 h Problemas Cap. 7 (2 h). preparación parcial) 3 er Parcial (provisional, en fecha a decidir) 13

14 Evaluación de la Asignatura EVALUACION Ref INDICADOR DE LOGRO El/La alumno/a posee la capacidad para analizar el problema T1_1 de la transmisión de información sin conexión galvánica. El/La alumno/a conoce los parámetros que gobiernan la transmisión de energía T1_2 electromagnética. Relacionado con RA: T2_1 El/La alumno/a conoce las bandas de frecuencia 2.1 El/ La alumno/a es capaz de aplicar las ecuaciones de Maxwell T2_2 en el plano del tiempo y de la frecuencia. 2.2 El/ La alumno/a resueve ejercicios relacionados con el teorema T2_3 de Poynting 2.3 El/ La alumno/a conoce la solución de onda plana y los distintos T2_4 modos de reflexión. 2.4 El/ La alumno/a conoce la propagación por onda plana en los T2_4 diferentes medios: conductores, dieléctricos, con y sin pérdidas. 2.4,5 El/La alumno/a conoce las ecuaciones y sus soluciones en el T3_2 plano de la frecuencia y del tiempo. 3.2 El/La alumno/a conoce el valor de las impedancias y la constante T3_3 de propagación, coeficientes de reflexión y transmisión. 3.3 T3_5 El/La alumno/a conoce el fenómeno de ondas estacionarias 3.5 El/La alumno/a conoce los fundamentos del diagrama de Smith T3_6 y es capaz de adaptar impedancias a través de su uso. 3.6 El/La alumno/a conoce las guías rectangulares y las ecuaciones T4_2 en coordenadas rectangulares. 4.2 El/La alumno/a conoce los modos de propagación con campo T4_3 eléctrico y magnético transversales. 4.3 El/La alumno/a conoce la relación entre potencia transmitida y T4_4 perdida. 4.4 El/La alumno/a conoce el funcionamiento de las cavidades resonantes T4_6 4.6 El/La alumno/a conoce el mecanismo de radiación y el dipolo T5_2 infinitesimal

15 T5_4 El/La alumno/a conoce los diagramas de radiación en amplitud y potencia 5.4 T5_5 El/La alumno/a conoce el efecto de suelo y abordar su evaluación. 5.5 T5_6 El/La alumno/a conoce los parámetros: ganancia, directividad y eficiencia 5.6 T5_7 El/La alumno/a conoce los conceptos de potencia transferida y apertura. 5.7 T5_8 El/La alumno/a conoce la polarización 5.8 T5_10. El/La alumno/a conoce el ruido y la relación señal/ruido 5.10 T6_2 El/La alumno/a conoce los dipolos más usados 6.2 T6_3 El/La alumno/a conoce las antenas mono polo 6.3 T6_4 El/La alumno/a conoce las antenas ranura, directividad y apertura 6.4 T7_1 El/La alumno/a conoce las aplicaciones que surgen de la obtención de diagramas de radiación precisos y sofisticados. 7.1 T7_2 El/La alumno/a aborda el problema con dos antenas 7.2 T7_3 El/La alumno/a conoce aborda el problema de n antenas 7.3,4 T7_4 El/La alumno/a conoce las técnicas de medición de los campos generados por las antenas en el campo cercano y lejano

16 EVALUACION SUMATIVA BREVE DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDA- DES DE EVALUACIÓN MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN 1er parcial (correspondiente a la evaluación Aula de continua). Se evaluarán los conocimientos Semana 5 exámenes 30% de los capítulos 1, 2. asignada 2o parcial (correspondiente a la evaluación continua). Se evaluarán los conocimientos Aula de de los capítulos 3 y4, correspondientes a la Semana 10 exámenes 30% parte de Líneas y guías.. El examen consis- asignada tirá en un cuestionario teórico-práctico. 3º parcial( correspondiente a la evaluación continua.se evaluarán los capítulos 5, 6 y 7 correspondientes al estudio de antenas. Cuestionario teórico práctico. Semana 15 Aula de exámenes asignada 30% Prácticas. Se evaluarán los resultados a través del tratamiento de los datos obtenidos en las prácticas programadas. Solamente podrán realizar las prácticas aquellos alumnos que demuestren, mediante un pequeño ejercicio, los conocimientos previos necesarios. Final ordinario de Enero. El examen consistirá en un cuestionario teórico-práctico que incluirá una parte correspondiente a la evaluación de los conocimientos correspondientes a las prácticas programadas. Final extraordinario de Julio. Para aquellos alumnos que no hayan aprobado la asignatura ni en la evaluación continua ni en el examen ordinario de Enero.. El examen consistirá en un cuestionario teóricopráctico que incluirá una parte correspon- 16 (En fechas a decidir) (En fecha a decidir) (En fecha a decidir) Laboratorio 10% Aula de exámenes 100% asignada Aula de exámenes 100% asignada

17 diente a la evaluación de los conocimientos correspondientes a las prácticas programadas. 17

18 CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Existen dos modelos de evaluación, siendo el/la alumno/a el/la que opte por uno u otro a comienzo de curso: Evaluación continua. Los conocimientos se evaluarán mediante (véase también la tabla anterior): 3 exámenes parciales (peso del 90% en la nota final), y Prácticas de laboratorio (peso del 10% en la nota final). Evaluación no continua. Los conocimientos se evaluarán mediante (véase también la tabla anterior) un examen final ordinario en el que se evaluarán los conocimientos de toda la asignatura, y por tanto se incluirá una parte correspondiente a las prácticas programadas en el curso. No obstante, no se exigirá haber cursado las prácticas de laboratorio para realizar este examen. La nota final será en el primer caso la media ponderada con su correspondiente porcentaje (véase la tabla anterior). En el segundo la nota final será la obtenida en el examen. En caso de suspenso, bien por evaluación continua bien por evaluación no continua, el/la alumno/a tendrá la oportunidad de acudir al examen final extraordinario de Julio, en el que se evaluarán los conocimientos de toda la asignatura (incluyendo una parte correspondiente a las prácticas programadas en el curso). No se exigirá haber cursado las prácticas de laboratorio para realizar este examen. El aprobado se establece en 5.0, teniendo en cuenta una escala de 0 a