Código: 73084 | Asignatura: Tecnologías de antenas y radiopropagación | ||||
Créditos: 6 | Tipo: Optativa | Curso: 2 | Periodo: 1º S | ||
Departamento: | |||||
Profesorado: | |||||
TENIENTE VALLINAS, JORGE (Resp) [Tutorías ] |
La asignatura de Tecnologías de Antenas y Radiopropagación pertenece al módulo de especialización en Comunicaciones Avanzadas y se imparte en el 3er semestre del Master Universitario en Ingeniería de Telecomunicación. Tiene carácter optativo ya que cada estudiante deberá elegir uno de los 4 módulos de especialización disponibles. El módulo consta de 30 créditos ECTS y se componen de 5 asignaturas de 6 créditos cuyos contenidos dan continuidad a la formación avanzada en materia de telecomunicaciones impartida por el centro desde hace más de 20 años. Dentro de dicho módulo se abordan las redes inalámbricas y ópticas de última generación, así como el diseño de equipos y subsistemas de comunicaciones, materia está última donde estaría englobada la asignatura de Tecnologías de Antenas y Radiopropagación.
Modulo: Especialización en Comunicaciones Avanzadas.
Manejo de herramientas software para análisis y diseño de antenas de bocina, reflectores y componentes en guía de onda asociados a los sistemas transmisores / receptores. Capacidad para desarrollar sistemas avanzados de antenas para comunicaciones.
Medida de antenas, campos de medida (campo lejano, campo cercano, rangos compactos) e instrumentación de medida, medida de ganancia, directividad, diagrama de radiación, impedancia y polarización.
CG1. Capacidad para proyectar, calcular y diseñar productos, procesos e instalaciones en todos los ámbitos de la ingeniería de telecomunicación.
CG4. Capacidad para el modelado matemático, cálculo y simulación en centros tecnológicos y de ingeniería de empresa, particularmente en tareas de investigación, desarrollo e innovación en todos los ámbitos relacionados con la Ingeniería de Telecomunicación y campos multidisciplinares afines.
CG7. Capacidad para la puesta en marcha, dirección y gestión de procesos de fabricación de equipos electrónicos y de telecomunicaciones, con garantía de la seguridad para las personas y bienes, la calidad final de los productos y su homologación.
CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CE2 - Capacidad para desarrollar sistemas de radiocomunicaciones: diseño de antenas, equipos y subsistemas, modelado de canales, cálculo de enlaces y planificación.
CE3 - Capacidad para implementar sistemas por cable, línea, satélite en entornos de comunicaciones fijas y móviles.Cuando termina la formación, el estudiante es capaz de:
Utilizar simuladores electromagnéticos de componentes y dispositivos de alta frecuencia.
Metodología - Actividad
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Horas Presenciales
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Horas no presenciales
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A-1 Clases expositivas/participativas
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15
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A-2 Prácticas
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50
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10
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A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos
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3
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A-4 Elaboración de trabajo
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10 |
A-5 Lecturas de material
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5
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10
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A-6 Estudio individual
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45
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A-7 Exámenes, pruebas de evaluación
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A-8 Tutorías individuales
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2
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Total
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75
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75
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Competencia
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Actividad formativa
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CG1, CG4, CB6, CE2, CE3
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A-1 Clases expositivas /participativas
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CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CE2, CE3
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A-2 Prácticas
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CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CB10, CE2, CE3
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A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos
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CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CB10, CE2, CE3
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A-4 Elaboración de trabajo
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CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB10, CE2, CE3
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A-5 Lecturas de material
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CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CE2, CE3
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A-6 Estudio individual
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CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CE2, CE3
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A-8 Tutorías individuales
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La asignatura se imparte en castellano, pero es muy recomendable el conocimiento de inglés a nivel de lectura para manejar los simuladores electromagnéticos y la bibliografía.
Aspecto
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Criterios
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Instrumento de evaluación
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Peso (%)
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Trabajo individual |
Creatividad, iniciativa, entusiasmo y grado de implicación conocimientos adquiridos
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Evaluación continua
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50 %
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Trabajo en grupo | Creatividad, iniciativa, entusiasmo y grado de implicación conocimientos adquiridos |
Evaluación continua
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50 %
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“Tecnologías de Antenas y Radiopropagación”, arranca con un repaso de los conceptos de guías de ondas, antenas de bocina y reflectores.
Se procederá posteriormente a la introducción al software de análisis modal Mician Microwave Wizard. Una vez aprendido el manejo del software que se complementara con una primera práctica, se pasará a diseñar antenas de bocina corrugadas, antenas de bocina de perfil liso tipo “spline” y antenas de bocina piramidales con el uso del software.
Posteriormente se introducirá el software de elementos finitos Ansys HFSS. Una vez aprendido el manejo del software que se complementara con una práctica, se simulará el comportamiento de las antenas de bocina corrugadas, de perfil liso tipo “spline” y piramidales previamente diseñadas en las prácticas anteriores.
Se continuará diseñando componentes necesarios en la tecnología de guías de ondas como son un twist, un codo, una transición rectangular a circular y una transición coaxial a guía de onda rectangular. Todos ellos serán testeados a posteriori con el software Ansys HFSS.
Más adelante se diseñarán componentes necesarios en comunicaciones para separar las polarizaciones como son los ortomodos y los polarizadores comprobándose a su vez su funcionamiento en Ansys HFSS a posteriori.
Se continuará con el diseño de un acoplador direccional, un filtro simple y un diplexor para separar bandas de frecuencias.
Por último, para acabar con la herramienta de diseño de análisis modal se utilizarán varios de los circuitos anteriores y se ensamblaran juntos para ver su comportamiento en conjunto.
A partir de aquí se introducirá el software de análisis de problemas con reflectores GRASP de Ticra. Una vez comprendido como funciona se diseñara un reflector Cassegrain usando los campos radiados del sistema completo diseñado con anterioridad.
Por último se introducirá a la problemática de la medida de antenas y se medirá una antena de bocina en la cámara anecoica de la UPNA.TEMA 0: Introducción a las Tecnologías de Antenas y Radiopropagación.
Contenidos:
0.1. Presentación del Profesor.
0.2. Presentación de la asignatura.
0.2.1. Objetivos generales de la asignatura.
0.2.2. Relación de la asignatura con otras asignaturas de la titulación.
0.2.3. Temario.
0.2.4. Planificación de la asignatura.
0.2.5. Criterios de evaluación.
0.2.6. Bibliografía de la asignatura.
Duración: 1 hora.
TEMA 1: Introducción. Repaso de Conceptos Básicos.
Contenidos:
1.1. Guías de onda. Tipos, Ondas Guiadas y Modos.
1.2. Antenas de bocina.
1.3. Reflectores.
Duración: 4 horas
TEMA 2: Diseño de componentes en guía de onda con análisis modal (software Mician Microwave Wizard)
Contenidos:
2.1. Introducción al software Mician Microwave Wizard
2.2. Análisis Modal (mode matching techniques).
2.3. Combinación de matrices de parámetros de scattering.
2.4. Conceptos de análisis: simetrías, frecuencia de corte.
2.5. Análisis Modal con 2D-FEM
Duración: 2 horas
TEMA 3: Comprobación del correcto funcionamiento de componentes en guía de onda con elementos finitos (software Ansys HFSS)
Contenidos:
3.1. Introducción al software Ansys HFSS (High Frequency Structure Simulator).
3.2. Método de los Elementos Finitos (FEM).
3.3. Dibujo del modelo / geométrica.
3.4. Asignación de las condiciones de contorno.
3.5. Asignación de excitaciones.
3.6. Preparación y resolución del problema electromagnético.
3.7. Postprocesado
Duración: 2 horas
TEMA 4: Diseño de reflectores a partir de los resultados obtenidos con análisis modal y elementos finitos (software Ticra GRASP)
Contenidos:
4.1. Introducción al software GRASP de Ticra.
4.2. Definición de los sistemas de antenas.
4.2.1. Sistemas de coordenadas.
4.2.2. Tipos de espejos.
4.2.3. Tipos alimentadores.
4.3. Modos de análisis
4.3.1. Óptica Física (PO)
4.3.2. Teoría física de la difracción (PTD)
4.3.3. Óptica de rayos, Óptica Geométrica (GO) y Teoría geométrica de la difracción (GTD)
Duración: 2 horas
TEMA 5: Medida de Antenas
Contenidos:
5.1. Introducción.
5.2. Medida de diagramas de radiación. Campos de medida.
5.2.1. Criterios de diseño de los campos de medida
5.2.2. Campos de medida.
5.2.3. Instrumentación de medida.
5.3. Medida de ganancia y directividad.
5.4. Medida de impedancia.
5.5. Medida de polarización.
5.6. Medidas en campo próximo.
5.6.1. Campo próximo plano.
5.6.2. Campo próximo cilíndrico y esférico
5.6.3. Ventajas e inconvenientes de la medida en campo próximo
Duración: 4 horas
Practica 1: Introducción al software Mician Microwave Wizard.
Duración: 2-3 horas
Practica 2: Análisis y diseño de antenas de bocina corrugadas.
Duración: 2-3 horas
Practica 3: Análisis y diseño de antenas de bocina de perfil liso tipo “spline”.
Duración: 2-3 horas
Practica 4: Análisis y diseño de antenas de bocina piramidales.
Duración: 2-3 horas
Practica 5: Introducción al software de elementos finitos Ansys HFSS.
Duración: 2-3 horas
Practica 6: Análisis de las bocinas de las practicas 2, 3 y 4 en Ansys HFSS.
Duración: 2-3 horas
Practica 7: Diseño de un twist y un codo de 90º para guía rectangular
Duración: 2-3 horas
Practica 8: Diseño de una transición de guía rectangular a guía circular.
Duración: 2-3 horas
Practica 9: Diseño de una transición de guía coaxial a guía rectangular.
Duración: 2-3 horas
Practica 10: Análisis de las transiciones de las practicas 7, 8 y 9 en Ansys HFSS.
Duración: 2-3 horas
Practica 11: Diseño de un ortomodo simple en guía rectangular.
Duración: 2-3 horas
Practica 12: Diseño de un ortomodo tipo “turnstile junction” en guía rectangular.
Duración: 2-3 horas
Practica 13: Diseño de un polarizador tipo “septum” en guías rectangular y circular.
Duración: 2-3 horas
Practica 14: Diseño de un polarizador corrugado en guía cuadrada.
Duración: 2-3 horas
Practica 15: Análisis de las estructuras de las practicas 11, 12, 13 y 14 en Ansys HFSS.
Duración: 2-3 horas
Practica 16: Diseño de un acoplador direccional en guía rectangular.
Duración: 2-3 horas
Practica 17: Diseño de un filtro simple en guía rectangular.
Duración: 2-3 horas
Practica 18: Diseño de un diplexor.
Duración: 2-3 horas
Practica 19: Análisis de las estructuras de las practicas 16, 17 y 18 en Ansys HFSS.
Duración: 2-3 horas
Practica 20: Análisis de las un sistema completo de transmisión/recepción uniendo varios de los circuitos de las practicas anteriores.
Duración: 2-3 horas
Practica 21: Diseño de reflector Cassegrain en GRASP a partir de los campos radiados por el sistema completo de la práctica 20.
Duración: 2-3 horas
Practica 22: Medida de una antena de bocina en la cámara anecoica de la UPNA.
Duración: 2-3 horas
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
Bibliografía Básica:
Bibliografía Complementaria:
Clases de teoría: Aula
Clases de prácticas: Laboratorio "Luis Mercader" de Antenas y Microondas. Edificio de los Tejos, Planta Baja.