Antenas

 

  VICERRECTORADO ACADÉMICO MODALIDAD PRESENCIAL   PLAN DOCENTE DEL COMPONENTE ACADÉMICO

  A. Datos básicos del componente académico Nombre: ANTENAS Titulación: ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES Número de créditos: 5 Grupo de créditos: TRONCAL Periodo académico: Abr/2018 - Ago/2018 Conocimientos previos recomendados:

Para un mejor desarrollo de las competencias de esta asignatura, es necesario que el estudiante tenga conocimientos de previos de Cálculo, Campos electromagnéticos, Radiación y guías de ondas. Importancia del componente dentro del perfil de egreso de la titulación:

El estudio del presente componente es fundamental para comprender y conocer los procesos de transmisión de señales a través del espacio, sus medidas y magnitudes. Permite caracterizar una de las partes más importantes de un sistema de telecomunicaciones, como es el sistema radiante. Horario de clases presenciales: Docente Marco Vinicio Morocho Yaguana Marco Vinicio Morocho Yaguana

Paralelo Día A Martes B

Jueves

Aula 731 942

Horario Titulación 14:00 - 18:00 ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES 14:00 - 18:00 ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

B. Datos básicos del(os) docente(s) Profesor: Marco Vinicio Morocho Yaguana Título: Máster Departamento: Ciencias de la Computación y Electrónica Sección departamental: Electrónica y Telecomunicaciones Currículo profesional resumido:

Máster en ciencias de ingeniería por la Universidad Técnica de Comunicaciones e Informática de Moscú. Por varios años ha trabajado en temas de Electromagnetismo, Antenas, Microondas. Horario de tutoría: Paralelo A B

Día Martes Jueves

Horario 14:00 - 18:00 14:00 - 18:00

Aula 731 942

Teléfono 3701444 3701444

Extensión 2535 2535

 

  C. Competencias a desarrollar Competencias genéricas (CG) de la UTPL:

- Orientación a la innovación y a la investigación. - Pensamiento crítico y reflexivo. - Trabajo en equipo. Competencias específicas (CE) de la titulación:

- Analizar y procesar señales: Identificar los tipos de señales electromagnéticas y eléctricas existentes en el área de electrónica así como los dispositivos que se utilizan para adquirirlas, con el fin de procesarlas para resolver problemas de ingeniería aplicados al entorno. - Analizar, diseñar y clasificar circuitos, subsistemas y sistemas de: radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radio determinación, 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 para cumplir con las especificaciones propias de un sistema de telecomunicaciones. - Aplicar herramientas matemáticas y físicas: Conocer y saber utilizar los diferentes elementos matemáticos y físicos para la resolución de problemas de ingeniería en electrónica y telecomunicaciones. Competencia del componente (CC) académico:

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena.

  D. Planificación general del componente académico. Estrategias de enseanza aprendizaje planificadas para el desarrollo de competencias y para el logro de los resultados de aprendizaje esperados por parte del alumno.

Primer Bimestre   Competencias genéricas (CG) de la UTPL que corresponden al primer bimestre:

- Orientación a la innovación y a la investigación. - Pensamiento crítico y reflexivo. - Trabajo en equipo. Competencias específicas (CE) de la titulación que corresponden al primer bimestre:

- Analizar y procesar señales: Identificar los tipos de señales electromagnéticas y eléctricas existentes en el área de electrónica así como los dispositivos que se utilizan para adquirirlas, con el fin de procesarlas para resolver problemas de ingeniería aplicados al entorno. - Analizar, diseñar y clasificar circuitos, subsistemas y sistemas de: radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radio determinación, 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 para cumplir con las especificaciones propias de un sistema de telecomunicaciones. - Aplicar herramientas matemáticas y físicas: Conocer y saber utilizar los diferentes elementos matemáticos y físicos para la resolución de problemas de ingeniería en electrónica y

 

telecomunicaciones.

 

Semana 1 Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Presentación del programa. Fenómeno de la radiación de una antena. Fundamentos electromagnéticos aplicados a una antena Fundamentos Electromagnéticos aplicados a una antena.

Resultados de aprendizaje (RA)

- Describe la forma de radiación del campo electromagnético. - Determina las leyes que describen el aparecimiento de ondas electromagnéticas en una antena.

Actividades del componente - Describir el fenómeno que se da en una línea de transmisión truncada. de docencia clase - Describir matemáticamente el aparecimiento de las ondas electromagnéticas a partir de las ecuaciones de Maxwell. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Tomar imágenes de las antenas usadas en los domicilios de ciudad. de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Realizar una consulta bibliográfica sobre los primeros experimentos desarrollados por Hertz y de trabajo autónomo Marconi. - Ver el REA 1 Horas de trabajo 4.00

 

Semana 2 Competencias del componente académico Contenidos Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Eficiencia de una antena. Ancho del haz a media potencia. Eficiencia del haz. - Determina los parámetros que definen las características de una antena. - Determina los factores que definen la eficiencia de una antena. - Diferencia los planos E y H del haz de una antena.

Actividades del componente - Determinar los parámetros principales que caracterizan a una antena de docencia clase - Definir los planos del haz de una antena: E y H - Determinar los parámetros que determinan la eficiencia de una antena. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Calcula los parámetros de un modelo de antena de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - REA 1: Determinar los planos de una antena de trabajo autónomo - Resolver ejercicios propuestos. Horas de trabajo 4.00

Semana 3 Competencias del componente académico Contenidos Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Dipolo infinitesimal. Determinación de los parámetros del dipolo infinitesimal: Densidad de radiación, Densidad de potencia, Impedancia de radiacion, Directividad, ángulo de apertura, área efectiva. - Conoce el modelo elemental de antena: el dipolo infinitesimal. - Define los parámetros de un dipolo elemental. - Calcula los parámetros de un dipolo.

 

Actividades del componente - Obtener los campos E y H a partir del Potencial magnético vectorial. vectorial. de docencia clase - Definir matemáticamente el modelo del dipolo infinitesimal. - Comparar los parámetros del dipolo infinitesimal con respecto del radiador isotrópico. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Simular un dipolo infinitesimal y determinar sus características de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Resolver ejercicios seleccionados seleccionados de capítulo del libro base de trabajo autónomo - Preparar temas para la siguiente clase. Horas de trabajo 4.00

  Semana 4 Competencias del componente académico Contenidos Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Calcula y mide los parámetros de una antena. El dipolo pequeño y sus parámetros. - Compara los cambios en los modelos de los dipolos infinitesimal y pequeño. - Compara las características y parámetros del dipolo pequeño e infinitesimal.

Actividades del componente - Analizar los campos de radiación de los dipolos infinitesimal y pequeño. de docencia clase - Establecer criterios para determinar los campos cercano, medio y lejano de una antena. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Simular un dipolo finito y compararlo con un dipolo infinitesimal de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Determina los parámetros de un dipolo inifintesimal de trabajo autónomo - Prepararse para la prueba parcial. Horas de trabajo 4.00

Semana 5 Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Prueba parcial El dipolo finito: sus características principales en función de la frecuencia El dipolo de media longitud de onda.

Resultados de aprendizaje (RA)

- Caracteriza a un dipolo de media longitud de onda.

Actividades componente - Prueba parcial. de docencia del clase - Exposición sobre los diferentes tipos de dipolos y sus características. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Resolver ejercicios seleccionados. de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Simular diferentes tipos de dipolos para una frecuencia dada. de trabajo autónomo - Prepara temas para la siguiente clase. - Revisar REA2 Horas de trabajo 4.00

Semana 6 Competencias del componente académico

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Calcula y mide los parámetros de una antena.

 

Contenidos

Comportamiento de una antena frente a una superficie conductora. Arreglos de antenas elementales: arreglo end fire y broadside. Taller Antenas de lazo. Taller: Parámetros de antenas en catálogos.

Resultados de aprendizaje (RA)

- Determina las características de un dipolo cercano a una superficie conductora. -- Simula cerca de de una una antena superficie conductora infinita. Señala un losdipolo parámetros según su catálogo.

Actividades del componente - Determinar los cambios que se dan en los parámetros de una antena cuando esta cerca de de docencia clase una superficie conductora. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Taller: Determinar las características características principales de una antena segú segúnn su catálogo. de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Simular un dipolo de media longitud de onda frente a una superficie conductora finita e infinita. de trabajo autónomo - Simular un arreglo de dipolos: 1x2, 2x1, 2x2 con disposición vertical y disposición horizontal. - Preparar temas de la siguiente clase. Horas de trabajo 4.00

  Semana 7 Competencias del componente académico Contenidos Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Dipolos de banda ancha. - Determina las características óptimas de los diferentes dipolos de banda ancha. - Determina las características específicas de cada dipolo presentado y su utilización.

Actividades del componente - Control de lectura sobre dipolos de banda ancha. de docencia clase - Exposición comparativa comparativa de las antenas con dipolos de diferente tipo y su aplicación en sistemas de telecomunicaciones. telecomunicaciones. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Comparar los diferentes tipos de antenas de banda ancha. de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Simular dipolos de banda ancha para UHF de trabajo autónomo Horas de trabajo 4.00

Semana 8 Competencias del componente académico Contenidos Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Prueba bimestral. - Determina los parámetros electromagnéticos de una antena. - Determina la naturaleza de una onda electromagnética en una antena. - Diferencia los tipos modelos de dipolos.

Actividades del componente - Prueba bimestral. de docencia clase Horas de trabajo 4.00 Actividades de aplicacióndel y componente - Resolver el examen experimentación Horas de trabajo 2.00

 

Actividades del componente - Prepara temas para la siguiente clase: información sobre los adjudicatarios de las estaciones de trabajo autónomo de transmisión ubicadas en el cerro Ventanas. Horas de trabajo 4.00

  Total de horas de trabajo del primer bimestre: Componente de docencia: 32.00 Componente de aplicación: 16.00 Componente de trabajo autónomo: 32.00

  Fechas importantes (actividades académicas):

- Semana cinco: prueba parcial - Semana seis: Taller - Semana ocho: examen bimestral

  Segundo Bimestre   Competencias genéricas (CG) de la UTPL que corresponden al segundo bimestre:

- Orientación a la innovación y a la investigación. - Pensamiento crítico y reflexivo. - Trabajo en equipo. Competencias específicas (CE) de la titulación que corresponden al segundo bimestre:

- Analizar y procesar señales: Identificar los tipos de señales electromagnéticas y eléctricas existentes en el área de electrónica así como los dispositivos que se utilizan para adquirirlas, con el fin de procesarlas para resolver problemas de ingeniería aplicados al entorno. - Analizar, diseñar y clasificar circuitos, subsistemas y sistemas de: radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radio determinación, 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 para cumplir con las especificaciones propias de un sistema de telecomunicaciones. - Aplicar herramientas matemáticas y físicas: Conocer y saber utilizar los diferentes elementos matemáticos y físicos para la resolución de problemas de ingeniería en electrónica y telecomunicaciones.

 

Semana 1 Competencias del componente académico Contenidos Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Visita técnica al cerro ventanas. - Conoce en los diferentes tipos de antenas en sistemas de comunicación comercial tanto de TV y FM. - Conoce la infraestructura de telecomunicaciones del nodo principal de la provincia de Loja.

Actividades del componente - Determinar los tipos de antenas que se encuentran en determinada torre de de docencia clase telecomunicaciones. - Determinar el tipo de sistema de telecomunicaciones en cada torre de telecomunicaci telecomunicaciones. ones. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Descripción de los sistemas radiantes en operación de aplicación y experimentación Horas de trabajo

2.00

 

Actividades del componente - Prepara informe de visita y exposición. de trabajo autónomo - Preparar tema para semana 2. Horas de trabajo 4.00

  Semana 2 Competencias del componente académico Contenidos

Resultados de aprendizaje (RA)

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Exposición de los sistemas radiantes encontrados en cada torre de telecomunicaciones asignado. Antenas tipo Yagi-Uda: características. - Conoce los tipos de sistemas radiantes en producción. - Conoce y caracteriza las antenas tipo Yagi-Uda. - Determina el uso de las antenas Yagi-Uda en un sistema de telecomunicaciones.

Actividades del componente - Exponer proyecto de implementación de una antena para la banda de VHF / HUF de docencia clase - Exponer los diferentes tipos de antenas directivas y sus características. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Diseñar una antena Yagi para la banda VHF. de aplicación y experimentación Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Simular antenas tipo Yagi-Uda con dipolo doblado y dipolo simple para UHF. de trabajo autónomo - Preparar temas para la próxima clase. Horas de trabajo 4.00

Semana 3 Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. Antenas log-periódica Antenas tipo parche Antenas fractales Antenas fractales

Resultados de aprendizaje (RA)

- Determina las características de las antenas log periódicas. - Determina las características de una antela parche. - Determina las características de una antena fractal.

Actividades componente de docencia del clase Horas de trabajo Actividades del componente de aplicación y experimentación Horas de trabajo Actividades del componente de trabajo autónomo

- Exposición de las características de las antenas los periódicas, parche y fractales.

Horas de trabajo

4.00 - Descripción de los arreglos de antenas directivas. 2.00 - Simular arreglos de antenas directivas para UHF - Prepara temas para examen parcial 4.00

Semana 4 Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Principio de Huygens. Aperturas rectangulares: parámetros.

 

Resultados de aprendizaje (RA)

- Determina los parámetros de una antena de superficie y como se definen. - Conoce el principio trabajo de los radiadores secundarios.

Actividades del componente - Control de lectura. de docencia clase - Exponer el principio de trabajo de las antenas de superficie y sus parámetros Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Describir los tipos de alimentadores de las antenas de superficie de aplicación y experimentación - Calculo y diseño del trabajo de curso Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Diseñar el tipo de antena para un sistema de telecomunicaciones determinado. de trabajo autónomo Horas de trabajo

-- Preparar temas para siguiente clase revisar REA3 4.00

  Semana 5 Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Alimentadores tipo bocina: Parámetros. Alimentadores tipo pirámide circular.

Resultados de aprendizaje - Determina las características y parámetros que definen a un alimentador de bocina. (RA) Actividades del componente - Control de lectura. de docencia clase - Exposición de los temas. Horas de trabajo Actividades del componente de aplicación y experimentación Horas de trabajo Actividades del componente de trabajo autónomo Horas de trabajo

4.00 - Determinación de los planos E y H de una antena de bocina. - Simulacion del sistema radiante del proyecto de curso y su optimización. 2.00 - Simular un alimentador piramidal para SHF. - Prepara temas para siguiente clase. - Ver REA 4 4.00

Semana 6 Competencias del componente académico

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena.

Contenidos

Antena de apertura: cálculo de sus parámetros. Antenas de superficie parabólica.

Resultados de aprendizaje (RA)

- Calcula los parámetros de ganancia y directividad de una antena de superficie. - Describe la superficie de una antena parabólica

Actividades del componente - Control de lectura. de docencia clase - Exposición de los temas. Horas de trabajo 4.00 Actividades del componente - Diseña una antena de superficie para la banda ISM. de aplicación y experimentación - Diseño mecánico del sistema radiante. Horas de trabajo 2.00 Actividades del componente - Simular una antena de superficie. de trabajo autónomo Horas de trabajo 4.00

Semana 7

 

Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Antenas con reflector primario. Antenas con reflector secundario.

Resultados de aprendizaje (RA)

- Determina los factores que definen la ganancia, eficiencia de una antena de reflector parabólico.

Actividades del componente - Exponer los temas de lectura. de docencia clase Horas de trabajo 4.00 Actividades de aplicacióndel y componente experimentación Horas de trabajo Actividades del componente de trabajo autónomo Horas de trabajo

- Descripción de las antenas parabólicas para el uso del espacio profundo - Semana de prueba y mediciones de parámetros del sistema 2.00 - Simulación de una antena con reflector tipo grilla. - Prepara temas para examen final. - Ver REA 5 4.00

  Semana 8 Competencias del componente académico Contenidos

- Conoce los campos electromagnéticos generados en una antena. - Diseña y simula antenas de uso común en telecomunicaciones. - Calcula y mide los parámetros de una antena. Prueba del segundo bimestre

Resultados de aprendizaje (RA)

- Determina las características de una antena parabólica - Determina el tipo de antena a usarse en un sistema de telecomunicaciones telecomunicaciones punto a punto - Determina las características de las antenas con alimentador secundario

Actividades del componente de docencia clase Horas de trabajo Actividades del componente de aplicación y experimentación Horas de trabajo Actividades del componente de trabajo autónomo Horas de trabajo

- Prepara los temas para el examen final 4.00 - Resolución del examen - Semana de presentación del trabajo de curso 2.00 - Simular una antena parabólica tipo grilla para wirelless 4.00

Total de horas de trabajo del segundo bimestre: Componente de docencia: 32.00 Componente de aplicación: 16.00 Componente de trabajo autónomo: 32.00

  Fechas importantes (actividades académicas):

- Semana uno: Visita cerro Ventanas. - Semana cuatro: presentación del diseño del sistema radiante de final de curso - Semana cinco:simulación del sistema radiante de final de curso - Semana seis: Presentación del diseño mecánico del sistema radiante de final de curso - Semana siete: Medición y pruebas. - Semana ocho: Presentación y defensa del trabajo de final de curso.

  E. Evaluación del componente académico

 

Primer Bimestre   Instrumento Presentación de los temas, secuencia lógica, argumentación matemática. Presentación de resultados e informe técnico de las simulaciones. Presentación de la solución de ejercicios seleccionados. Taller: Parámetros de antenas de uso común. Exámenes parcial y final.

Peso %

TOTAL:

Puntos

20.0 10.0 10.0 15.0 45.0 100.0%

4.0 2.0 2.0 3.0 9.0 20.0

Segundo Bimestre   Instrumento Presentación de los temas, secuencia lógica Presentación de resultados e informe técnico de las simulaciones. Informe de visita al cerro ventanas Implementación de antena para VHF / UHF Examen final

Peso %

TOTAL:

15.0 15.0 12.5 37.5 20.0 100.0%

Puntos 3.0 3.0 2.5 7.5 4.0 20.0

Examen final  

Examen de recuperación  

F. Recursos a utilizar para el desarrollo del componente académico

Bibliografía básica   Nombre del Texto:

Constantine Balanis. (2005). Antenna Theory: Analysis and Design. New York: Wiley.   Información general del texto:

El texto del Dr. Balanis es mundialmente conocido por dar una vista general, pero al mismo tiempo muy profunda de los componentes de un sistema de telecomunicaciones como son las antenas, el mismo contiene simulaciones en matlab, para mejorar su comprensión.

 

El texto est disponible en la biblioteca general física de la UTPL?

Si

  Nombre del Texto:

Stutzman Warren. (2010). Antenna Theory and Design. New York: John Wiley.   Información general del texto:

Este texto expone los conceptos de manera clara y sencilla. El texto est disponible en la biblioteca general física de la UTPL?

Si

  Bibliografía complementaria   Nombre del Texto:

Thomas Milligan. (2005). Modern antenna design. New York: John Wiley Información general del texto:

Este libro expone de una manera sencilla y moderna todos los tópicos concernientes al plan diseñado. Puede servir de gran fuente de información. El texto está disponible en la biblioteca general física de la UTPL?

Si

  Biblioteca virtual   Nombre de la base de datos

Link

Recursos Educativos Abiertos   Nombre de la base de datos REA1 REA2 REA3 REA4 REA5 ANTENAS (2008)

Enlaces web   Otros recursos   Simuladores de antenas FEKO, CST y ADS

Link http://www.youtube.com/watch?v=4xF1Fq2wB1I http://www.youtube.com/watch?v=8LrrWvfyqLo&NR=1&feature =endscreen hcreen&NR=1 ttp://www.youtube.com/watch?v=kO2yFC7_k2s&feature=ends http://www.zero13wireless.net/foro/index.php http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computerscience/6-661 -receivers-antennas -receivers-antennas-and-signals-spring-and-signals-spring2003/readings/ch3new.pdf http://carbono.utpl.edu.ec:8080/OERRanking/resourcerecordse rvlet?urlTarget=http%3A%2F%2Fserendipity.utpl.edu.ec%2Fse rendipity%2Focw%2Fbrowse%3Fdetails%3D1%26fq%3Did%3 A3421&source=planesacad&resourceuri A3421&source=pla nesacad&resourceuri=http%3A%2F%2Fser =http%3A%2F%2Fser endipity.utpl.edu.ec%2Fserendipity%2Focw%2Fbrowse%3Fdet ails%3D1%26fq%3Did%3A3421