Código: 73084 | Asignatura: Tecnologías de antenas y radiopropagación | ||||
Créditos: 6 | Tipo: Optativa | Curso: 2 | Periodo: 1º S | ||
Departamento: | |||||
Profesorado: | |||||
TENIENTE VALLINAS, JORGE (Resp) [Tutorías ] | BERUETE DIAZ, MIGUEL [Tutorías ] | ||||
LIBERAL OLLETA, IÑIGO [Tutorías ] |
Módulo: Especialidad en Comunicaciones Avanzadas (ME1)
Materia: M5-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.
CCA2: Capacidad para desarrollar sistemas avanzados de antenas para comunicaciones.
CCA3: Capacidad para diseñar componentes y dispositivos de comunicaciones de alta frecuencia: microondas, milimétricas y sub-milimétricas.
CCA7: Capacidad para profundizar de forma autónoma en otras tecnologías y aspectos de interés relacionados con las comunicaciones.
CCA8: Capacidad para plantear de forma crítica líneas de investigación asociadas a las comunicaciones.
Cuando termina la formación, el estudiante es capaz de:
R1.- Diseñar sistemas avanzados de antenas.
R2.- Manejar los simuladores de antenas del mercado.
R3.- Aplicar conocimientos avanzados de dispositivos y componentes de alta frecuencia.
R4.- Diseñar subsistemas de comunicaciones de alta frecuencia.
R5.- Desarrollar un sistema de comunicaciones de alta frecuencia.
R6.- Utilizar simuladores electromagnéticos de componentes y dispositivos de alta frecuencia.
Metodología - Actividad | Horas Presenciales | Horas no presenciales |
A-1 Clases expositivas/participativas | 13 | |
A-2 Prácticas | 60 | |
A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos | 9 | |
A-4 Elaboración de trabajo | 30 | |
A-5 Lecturas de material | 5 | 15 |
A-6 Estudio individual | 15 | |
A-7 Exámenes, pruebas de evaluación | ||
A-8 Tutorías individuales | 3 | |
Total | 90 | 60 |
Competencia | Actividad formativa |
CG1, CG4, CB6, CE2, CE3 | A-1 Clases expositivas /participativas |
CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CE2, CE3 | A-2 Prácticas |
CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CB10, CE2, CE3 | A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos |
CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CB10, CE2, CE3 | A-4 Elaboración de trabajo |
CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB10, CE2, CE3 | A-5 Lecturas de material |
CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CE2, CE3 | A-6 Estudio individual |
CG1, CG4, CG7, CB6, CB7, CB9, CE2, CE3 | A-8 Tutorías individuales |
La asignatura se imparte en castellano, pero todo el material (presentaciones de teoría, guiones de prácticas y todo el software que se usa) están en inglés, por lo que es muy recomendable un buen conocimiento del inglés para manejar los simuladores electromagnéticos, la bibliografía y el resto de materiales. Asignatura del tipo: "English friendly".
Resultado de aprendizaje | Sistema de evaluación | Peso (%) | Carácter recuperable |
R1, R3, R4, R5 | Trabajo en grupo que resuelva un determinado proyecto propuesto | 60 % | Recuperable mediante examen práctico |
R2, R6 | Registro del Profesor durante la realización de las prácticas de laboratorio | 40% Es imprescindible para poder superar la asignatura haber asistido y realizado las prácticas de laboratorio correctamente | No |
Tecnologías de Antenas y Radiopropagación, arranca con un repaso de los conceptos de guías de ondas, antenas de bocina y reflectores. Posteriormente introduce al estudiante en la teoría de modos acoplados y las singularidades del análisis de discontinuidades en guías de ondas.
Se procede posteriormente a la introducción al software de análisis modal Mician Microwave Wizard. Una vez aprendido el manejo del software con una primera práctica, se complementará con las tres prácticas adicionales en las que se pasará a diseñar transiciones entre guías de ondas de diferente geometría, codos y transiciones de coaxial a guía de ondas.
Posteriormente se introducirá un software de tres dimensiones basado en las técnicas de elementos finitos y/o diferencias finitas. Una vez aprendido el manejo del software, se simulará el comportamiento de las transiciones y codos diseñados en las prácticas anteriores.
La asignatura continuará diseñando antenas de bocina corrugadas, antenas de bocina de perfil liso tipo spline y antenas de bocina piramidales. Todos ellos serán testeados a posteriori con el software tridimensional basado en FEM y/o FDTD.
Más adelante se continuará con el diseño de los componentes necesarios en comunicaciones para separar las polarizaciones como son los ortomodos y los polarizadores comprobándose a su vez su funcionamiento posteriormente en el software tridimensional basado en FEM y/o FDTD.
Se continuará con el diseño de un acoplador direccional 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 ensamblarán juntos para ver su comportamiento en conjunto. El conjunto se simulará ademñas con el software tridimensional basado en FEM y/o FDTD.
A partir de aquí se introducirá el software de análisis de problemas con reflectores como es el GRASP de Ticra. Una vez comprendido como funciona se diseñará 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.
CHAPTER 0: Introduction to Antenna and Radio Propagation Technologies Subject
Contents:
0.1. Professor introduction.
0.2. Subject introduction.
0.2.1. General objectives of the subject.
0.2.2. Relation of the subject with other subjects in the Master and Bachelor degrees.
0.2.3. Agenda.
0.2.4. Subject planning.
0.2.5. Evaluation criteria.
0.2.6. Subject bibliography.
Duration: 1 hour.
CHAPTER 1: Introduction to Antenna and Microwave Engineering using Metallic Waveguides
Contents:
1.1. Waveguides: Types, Guided Waves, Waveguide Modes and Standard Waveguides
1.2. Feedhorns
1.2.1. Introduction
1.2.2. Rectangular feedhorns
1.2.3. Conical feedhorns
1.2.4. Profiled feedhorns
1.2.5. Examples
1.3. Reflectors
1.3.1. Reflectors and Lens Shape
1.3.2. Reflector analysis
Duration: 2 hours.
CHAPTER 2: Waveguide Discontinuities and Coupled-Mode Theory
Contents:
2.1. Introduction
2.2. Waveguide discontinuities
2.3. Description of waveguide discontinuities
2.4. General properties of waveguide discontinuities
2.5. Categorization of waveguide discontinuities
2.6. Isolated and interacted discontinuities
Duration: 2 hours.
CHAPTER 3: Mode Matching Techniques for Passive Waveguide Components Design (Mician µWave Wizard Software)
Contents:
3.1. Introduction to Mician µWave Wizard Software
3.2. Mode Matching Techniques
3.3. Analysis Concepts: cutoff frequencies and symmetries
3.4. Hybrid techniques: Mode Matching / 2D-FEM
Duration: 2 hours
CHAPTER 4: 3D Computational Electromagnetics for Passive Waveguide Components Analysis
Contents:
4.1. Introduction to computational electromagnetics based on differential equations analysis. Finite Element Method (FEM) and Finite Difference Time Domain (FDTD) method
4.2. Software platform overview
4.3. Simulation basics
4.3.1. Graphical User Interface (GUI)
4.3.2. Model Units and Material Setup
4.3.3. Solution Type and Convergence
4.3.4. Excitations and Boundary Conditions
4.3.5. Solution Process and Frequency Sweep
4.4. Post Processing
Duration: 2 hours
CHAPTER 5: Physical Optics Simulations for Reflector Antenna Design and Evaluation (Ticra¿s GRASP Software)
Contents:
5.1. Methods for Quasi-Optical Simulation
5.2. General Reflector and Antenna Analysis Program (GRASP)
5.2.1. Coordinate Systems, Reflector Surfaces, Reflector Materials, Feed Types and Results
5.2.2. Analysis Methods
5.2.2.1 Analysis Flow
5.2.2.2. Geometrical Optics (GO) and Geometrical Theory of Diffraction (GTD)
5.2.2.3. Physical Optics, (PO)
5.2.2.4. Physical Theory of Diffraction, (PTD)
5.3. Examples
Duration: 2 hours
CHAPTER 6: Antenna Measurements
Contents:
6.1. Antenna Measurement Parameters
6.2. Antenna radiation pattern measurement
6.2.1. Antenna ranges design criteria
6.2.2. Antenna ranges types
6.2.3. Antenna measurement instrumentation
6.3. Antenna Gain and directivity measurement
6.4. Antenna impedance measurement
6.5. Antenna polarization measurement
6.6. Far field measurements
6.7. Near field measurements
6.7.1. Planar near field
6.7.2. Cylindrical near field
6.7.3. Spherical near field
6.7.4. Advantages and disadvantages of near field measurements
Duration: 2 hours
Practice 1: Introduction to Mician Microwave Wizard software
Duration: 3 hours
Practice 2: Analysis and Design of Rectangular to Circular Waveguide Transitions
Duration: 3 hours
Practice 3: Analysis and Design of Rectangular Waveguide 90 degrees twists and bends
Duration: 3 hours
Practice 4: Analysis and Design of Coaxial to Rectangular Waveguide Transitions.
Duration: 3 hours
Practice 5: Analysis of the previous practices designed Waveguide Components with 3D FEM and FDTD software tools.
Duration: 3 hours
Practice 6: Analysis and Design of a Corrugated Horn Antenna.
Duration: 3 hours
Practice 7: Analysis and Design of a Smooth-Walled Spline-Profile Horn Antenna.
Duration: 3 hours
Practice 8: Analysis and Design of a Pyramidal Horn Antenna.
Duration: 3 hours
Practice 9: Analysis of the previous practices designed Horns with 3D FEM and FDTD software tools.
Duration: 3 hours
Practice 10: Analysis and Design of a Simple Orthomode Transducer (OMT) in Rectangular Waveguide.
Duration: 3 hours
Practice 11: Analysis and Design of a Turnstile Junction Orthomode Transducer (OMT) in Rectangular Waveguide.
Duration: 3 hours
Practice 12: Analysis and Design of an OMT Septum Device in Rectangular Waveguide.
Duration: 3 hours
Practice 13: Analysis and Design of a Square Waveguide Corrugated Polarizer.
Duration: 3 hours
Practice 14: Analysis of the designed Orthomode Transducer Components and Corrugated Polarizer with 3D FEM and FDTD software tools.
Duration: 3 hours
Practice 15: Analysis and Design of Rectangular Waveguide Bi¿Directional Couplers.
Duration: 3 hours
Practice 16: Analysis and Design of Rectangular Waveguide Ku-Band Satcom Diplexer.
Duration: 3 hours
Practice 17: Analysis of a complete Transmission and Reception Satcom System.
Duration: 3 hours
Practice 18: Analysis of the complete Transmission and Reception Satcom System with 3D FEM and FDTD software tools.
Duration: 3 hours
Practice 19: Design and Analysis of a Reflector Antenna with the complete TxRx SatCom System.
Duration: 3 hours
Practice 20: Antenna measurement in UPNA Anechoic Chamber.
Duration: 3 hours
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
Bibliografía Básica:
Bibliografía Complementaria:
Clases de teoría: Laboratorio "Luis Mercader" de Antenas y Microondas. Edificio de los Tejos, Planta Baja.
Clases de prácticas: Laboratorio "Luis Mercader" de Antenas y Microondas. Edificio de los Tejos, Planta Baja.