Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación UPCT GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA: ANTENAS Y PROPAGACIÓN (ANTENNAS AND PROPAGATION)

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1 Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación UPCT GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA: ANTENAS Y PROPAGACIÓN (ANTENNAS AND PROPAGATION) Titulación/es: Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación Curso: 2015/2016

2 1. Datos de la asignatura Nombre Materia* Módulo* Antenas y propagación (Antennas and propagation) Antenas y Propagación Tecnología específica. Sistemas de Telecomunicación Código Titulación Plan de estudios 2010 Centro Tipo Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación Obligatoria Periodo lectivo Grado Cuatrimestre 2º Curso 3º Idioma Castellano ECTS 6 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 * Todos los términos marcados con un asterisco que aparecen en este documento están definidos en Referencias para la actividad docente en la UPCT y Glosario de términos:

3 2. Datos del profesorado Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Antonio Martínez González Tecnologías de la Información y las Comunicaciones Teoría de la señal y comunicaciones ETSIT, edif. Antigones, primera planta. Teléfono Fax URL / WEB Horario de atención / Tutorías Ubicación durante las tutorías Titulación Vinculación con la UPCT toni.martinez@upct.es Año de ingreso en la UPCT 1999 Nº de quinquenios (si procede) 3 Líneas de investigación (si procede) Nº de sexenios (si procede) 2 Experiencia profesional (si procede) Otros temas de interés Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Lunes de 10:00 a 13:00 h y de 16:00 a 19:00 h Despacho o por Ingeniero de Telecomunicación por la Universidad Politécnica de Valencia Doctor por la Universidad Politécnica de Cartagena Profesor Titular de Universidad Sistemas MIMO, MSRC, Emisiones Radioeléctricas, Dosimetría. Socio fundador de EMITE Ingeniería SLNE desde Empresa de base tecnológica de la UPCT. Fernando Daniel Quesada Pereira Tecnologías de la Información y las Comunicaciones Teoría de la Señal y las Comunicaciones Despacho Nº 3, 1º Planta ETSI Telecomunicaciones Teléfono Fax URL / WEB fernando.quesada@upct.es Horario de atención / Tutorías Miércoles de 11:00-13:00 y de 17:00-19:00 Ubicación durante las tutorías Despacho Nº 12, 1º Planta ETSIT

4 Titulación Vinculación con la UPCT Año de ingreso en la UPCT 2002 Nº de quinquenios (si procede) 2 Líneas de investigación (si procede) Nº de sexenios (si procede) 2 Experiencia profesional (si procede) Otros temas de interés Ingeniero de Telecomunicación por la Universidad Politécnica de Valencia. Doctor por la Universidad Politécnica de Cartagena. Profesor Titular de Universidad Técnicas de Ecuación Integral Aplicadas a problemas de Microondas y Antenas. RFID. Filtros de Microondas. Socio fundador de SIDCOM, empresa de base tecnológica de la UPCT. Coordinador del programa de doctorado en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones.

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6 3. Descripción de la asignatura 3.1. Descripción general de la asignatura La asignatura se centra en los principios de la transmisión vía radio con especial atención a los diversos mecanismos de propagación de ondas electromagnéticas. En este sentido se tratarán los principios básicos de radiación, los parámetros fundamentales de las antenas así como su caracterización circuital. Entre otros aspectos más avanzados se estudiarán las antenas de hilo y de bucle; las antenas de onda progresiva e independientes de la frecuencia; las antenas de parábola y alimentadores; las antenas de apertura y bocinas y, por supuesto, la teoría de agrupaciones de antenas Aportación de la asignatura al ejercicio profesional Descripción del fenómeno de radiación electromagnética, definiendo por una parte los parámetros básicos que se utilizan para especificar dicha radiación y presentando por otra los tipos de antenas más comúnmente utilizados. Se introducen también los modelos de propagación de las ondas electromagnéticas en los distintos entornos en que tiene lugar la comunicación por ondas de radio. La asignatura se centrará en la interacción entre las ondas electromagnéticas y el medio de transmisión por un lado y en el estudio de la teoría de análisis y diseño de antenas 3.3. Relación con otras asignaturas del plan de estudios Prerrequisitos: se recomienda haber cursado la asignatura: Ondas electromagnéticas Incompatibilidades de la asignatura definidas en el plan de estudios No existen incompatibilidades 3.5. Recomendaciones para cursar la asignatura Asistencia a clase. Seguimiento continuo de los contenidos y resolución de la colección de ejercicios propuestos Medidas especiales previstas El alumno o alumna que, por sus circunstancias, pueda necesitar de medidas especiales deberá comunicarlo al profesor responsable al inicio del cuatrimestre.

7 4. Competencias y resultados del aprendizaje 4.1. Competencias básicas* del plan de estudios asociadas a la asignatura No están definidas Competencias generales del plan de estudios asociadas a la asignatura Conocer y ser capaces de analizar los principales mecanismos de propagación de las ondas electromagnéticas en espacios abiertos. Conocer y ser capaces de analizar los elementos radiantes básicos mediante las técnicas clásicas de resolución de las ecuaciones de Maxwell aplicadas a antenas básicas. Sintetizar sistemas radiantes con unas características previas deseadas 4.3. Competencias específicas* del plan de estudios asociadas a la asignatura ST3: Capacidad de análisis de componentes y sus especificaciones para sistemas de comunicaciones guiadas y no guiadas. ST5: Capacidad para la selección de antenas, equipos y sistemas de transmisión, propagación de ondas guiadas y no guiadas, por medios electromagnéticos, de radiofrecuencia u ópticos y la correspondiente gestión del espacio radioeléctrico y asignación de frecuencias Competencias transversales del plan de estudios asociadas a la asignatura COMPETENCIAS INSTRUMENTALES Ta1. Capacidad de análisis y síntesis Ta2. Capacidad de planificación, toma de decisiones Ta3. Comunicación oral y escrita en la lengua nativa Ta4. Conocimiento de una lengua extranjera Ta5. Resolución de problemas COMPETENCIAS INTERPERSONALES Tb1. Trabajo en equipo Tb2. Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar Tb3. Habilidades en las relaciones interpersonales Tb4. Compromiso ético Tb5. Aprendizaje autónomo Tb6. Adaptación a nuevas situaciones Tb7. Sensibilización hacia temas medioambientales COMPETENCIAS SISTÉMICAS Tc1. Creatividad e innovación Tc2. Liderazgo, iniciativa, espíritu emprendedor Tc3. Motivación por la calidad 4.5. Resultados** del aprendizaje de la asignatura Al finalizar la asignatura el estudiante debe ser capaz de:

8 1. Analizar entornos complejos de propagación. 2. Sintetizar radioenlaces. 3. Desarrollar la teoría básica del electromagnetismo. 4. Analizar y sintetizar sistemas radiantes sencillos. 5. Analizar sistemas radiantes complejos. ** Véase también la Guía de apoyo para la redacción, puesta en práctica y evaluación de los resultados del aprendizaje, de ANECA:

9 5. Contenidos 5.1. Contenidos del plan de estudios asociados a la asignatura 1.-Introduccion a la transmisión vía radio. 2.-Propagación. 3.-Métodos de predicción de la propagación. 4.-Principios básicos de radiación. 5.-Parámetros fundamentales de antenas. 6.-Caracterización circuital de las antenas. 7.-Antenas de hilo y espiras. 8.-Antenas de onda progresiva e independientes de la frecuencia. 9.-Antenas de apertura y bocinas. 10.-Antenas de parábola y alimentadores. 11.-Agrupaciones o arrays de antenas Programa de teoría (unidades didácticas y temas) Bloque I.- INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN VÍA RADIO Introducción Cronología de la Comunicación Eléctrica Términos y Definiciones Diagrama de Bloques de un Sistema de Radiocomunicaciones Parámetros de Radiación Parámetros en Transmisión Parámetros en Recepción El Enlace Radioeléctrico. Ecuación de Transmisión Antenas. Introducción. Tipos. Mecanismos de radiación. Bloque 2.- PARÁMETROS FUNDAMENTALES DE RADIACIÓN Diagrama de radiación Densidad de potencia radiada Intensidad de radiación Directividad Ganancia Ancho de haz Ancho de banda Polarización Impedancia de entrada Longitud y área efectiva Bloque 3.- FUNDAMENTOS DE RADIACIÓN Introducción Potenciales retardados. Potenciales Vectores A y F Solución de la ecuación de onda Campos radiados. Campo lejano Vector de radiación Bloque 4.- ANTENAS BÁSICAS

10 4.1.- Dipolo elemental Dipolo corto Regiones de radiación Dipolo de longitud finita Espira elemental Interacción entre antenas Teorema de reciprocidad Efectos de los planos de masa Antenas Yagi Antenas Cargadas Bloque 5.- PROPAGACIÓN 5.1- Introducción Efecto de la tierra Reflexión en Tierra Plana Difracción Onda de Superficie Efecto de la troposfera Comunicaciones Ionosféricas Bloque 6.- AGRUPACIONES DE ANTENAS Introducción Interferencia de ondas Agrupación de dos antenas Agrupaciones lineales Diseño de agrupaciones Estudio de agrupaciones uniformes Directivad de agrupaciones lineales Agrupaciones bidimensionales Síntesis de agrupaciones Bloque 7.- ANTENAS DE APERTURA Introducción Campos radiados por aperturas Bocina Reflectores 5.3. Programa de prácticas (nombre y descripción de cada práctica) Sesión 0.- Introducción al laboratorio. Sesión 1.- Representación gráfica de diagramas de radiación. Sesión 2.- Simulación de sistemas radiantes. NEC. Sesión 3.- Medida de la ganancia. Sesión 4.- Medida de la polarización de antenas. Sesión 5.- Modelado hardware y simulación software de sistemas radiantes. Sesión 6.- Simulación de agrupaciones de antenas. Sesión 7.- Simulación de agrupaciones de antenas planas. Matlab. Sesión 8.- Simulación de agrupaciones de antenas planas. NEC. Sesión 9.- Antenas Yagi y Logoperiódica.

11 Sesión 10.- Transformada bidimensional de aperturas Sesión 11.- Manejo del Analizador de Espectros. Sesión 12.- Ruido en agrupaciones de cuadripolos Sesión 13.- Pérdidas básicas de propagación. Reflexión. La asistencia a prácticas es obligatoria y la calificación final obtenida en esta parte de la asignatura se guardará para cursos y convocatorias posteriores. Al final del cuatrimestre se habilitará una sesión de recuperación de prácticas. Prevención de riesgos La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros Programa de teoría en inglés (unidades didácticas y temas) 1.-Introduction to transmission by radio waves. 2.-Propagation. 3.-Propagation prediction methods. 4.-Basic principles for radiation. 5.-Basic antenna parameters. 6.-Antenna circuit characterization. 7.-Wire and loop antennas. 8.-Travelling wave antennas and non frequency dependent. 9.-Apertures and horns. 10.-Parabolic antennas and feeders. 11.-Arrays Objetivos del aprendizaje detallados por unidades didácticas Bloque I. Conocer los fundamentos básicos de un enlace radioeléctrico. Bloque II. Conocer y aplicar los conceptos fundamentales de teoría de antenas como diagrama de radiación, ganancia, longitud efectiva, área efectiva, etc Bloque III. Ser capaz de aplicar la funciones potenciales auxiliares como los potenciales escalares y vectoriales eléctrico y magnético para la evaluación de los campos radiados por antenas. Bloque IV. Entender las perturbaciones de la propagación en un enlace radioeléctrico, como el efecto de la reflexión o la difracción. Asimismo, conocer mecanismo de propagación particulares como la propagación por onda superficie o ionosférica.

12 Bloques 6 y 7. El alumno será capaz de abordar el diseño de antenas básicas empleando la teoría clásica de EM. También conocerá la teoría de análisis y síntesis de agrupaciones y los programas informáticos de diseño de sistemas radiantes.

13 6. Metodología docente 6.1. Metodología docente* Actividad* Técnicas docentes Trabajo del estudiante Horas Clase de teoría Resolución de ejercicios y casos prácticos Prácticas de laboratorio Asistencia de conferencias, seminarios, visitas guiadas Presentación de trabajos ante el profesor Tutorías Realización de pruebas de evaluación Clase magistral mediante el método elegido por el docente. Resolución de dudas. Planteamiento de ejercicios y actividades. Se proponen ejercicios específicos preparados para la asignatura para su resolución en el aula. Se anima a los alumnos a plantear problemas nuevos y aportar una solución. Se anima a los alumnos presentar su resolución ante el conjunto de la clase en la pizarra. Se trabaja en laboratorio con las sesiones preparadas para la asignatura. No previsto No previsto Resolución de dudas sobre teoría, ejercicios o trabajos prácticos Cuestionario tipo test de la asignatura al finalizar el cuatrimestre. Resolución de dos ejercicios propuestos al finalizar el cuatrimestre. Presencial: 30 No presencial: 45 Presencial: 15 No presencial: 15 Presencial: 22.5 No presencial: 35 Presencial: 0 No presencial: 0 Presencia no convencional: 0 No presencial: 0 Presencia no convencional: 1 No presencial: 1.5 Presencial: 3 No presencial:

14 6.2. Resultados (4.5) / actividades formativas (6.1) Resultados del aprendizaje (4.5) 7. Actividades formativas (6.1) Clase de teoría X X X X X Resolución de ejercicios y casos prácticos X X X X Prácticas de laboratorio X X X Asistencia de conferencias, seminarios, visitas guiadas X X X X X Presentación de trabajos ante el profesor X X X X X

15 7. Metodología de evaluación 7.1. Metodología de evaluación* Actividad Sesiones de laboratorio. Asistencia. Sesiones de laboratorio. Prueba escrita. Cuestionario. Prueba escrita. Problemas. Sumativa* X X X Tipo Formativa* X Sistema y criterios de evaluación* La asistencia al laboratorio para la realización de las sesiones prácticas se considera obligatoria. Evaluación del trabajo desarrollado por el alumno en el laboratorio así como de la entrega del informe de resultados en su caso. Cuestionario de respuestas múltiples (test) orientado fundamentalmente a la parte teórica de la asignatura. Entre dos y cuatro ejercicios de análisis y/o síntesis de los conceptos desarrollados en la asignatura. Peso (%) APTO/NO APTO Resultados (4.5) evaluados 1,2,3,4,5 20 % 1,2,3,4,5 32 % 1,2,3,4,5 48 % 1,2,3,4,5 Comentarios adicionales: Para aprobar la asignatura será necesario obtener en la prueba escrita una calificación de cinco puntos. En tal caso la nota de la prueba escrita promediará con la del laboratorio en los porcentajes establecidos. Tal como prevé el artículo 5.4 del Reglamento de las pruebas de evaluación de los títulos oficiales de grado y de máster con atribuciones profesionales de la UPCT, el estudiante en el que se den las circunstancias especiales recogidas en el Reglamento, y previa solicitud justificada al Departamento y admitida por este, tendrá derecho a una prueba global de evaluación. Esto no le exime de realizar los trabajos obligatorios que estén recogidos en la guía docente de la asignatura Mecanismos de control y seguimiento (opcional)

16 8 Bibliografía y recursos 8.1. Bibliografía básica* Toda la bibliografía está disponible en el servicio CRAI de la UPCT: Martínez González, Antonio; Sánchez Hernández, David y Requena Pérez, María Eugenia Radiación y radiocomunicaciones. 2ª Edición. Universidad Politécnica de Cartagena Hernández Rábanos, José M., S. 'Transmisión por radio' Editorial centro de estudios Ramón Areces Balanis, Constantine. 'Antenna Theory' John Wiley & Sons Cardama, A., Jofre, L., Rius, J., Romeu, J., Blanch, S. y Ferrando M. 'Antenas' Ediciones UPC. Universidad Politécnica de Cataluña Bibliografía complementaria* Toda la bibliografía está disponible en el servicio CRAI de la UPCT: Campos y ondas : Aplicación a las comunicaciones electrónicas / Simon Ramo; John R. Whinnery; Theodore Van Duzer Wayne Tomasi, 'Sistemas de Comunicaciones Electrónicas' Waren L. Stutzman, Gary A. Thiele 'Antenna theory and design' Robert. E. Collin., 'Antennas and radiowave propagation' 8.3. Recursos en red y otros recursos Aula Virtual UPCT