Nombre: MICROONDAS
Código: 504103003
Carácter: Obligatoria
ECTS: 6
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 3º - Primer cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
Nombre y apellidos: MELCÓN ÁLVAREZ, ALEJANDRO
Área de conocimiento: Teoría de la Señal y Comunicaciones
Departamento: Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
Teléfono: 968325315
Correo electrónico: alejandro.alvarez@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
jueves - 16:00 / 19:00
ANTIGONES, planta 1, Despacho No. 04
viernes - 10:00 / 13:00
ANTIGONES, planta 1, Despacho No. 04
Titulaciones:
Doctor en Telecomunicación en la Universidad Politécnica Federal de Lausanne (SUIZA) - 1998
Máster en Telecomunicación en la Universidad Politécnica de Madrid (ESPAÑA) - 1991
Categoría profesional: Catedrático de Universidad
Nº de quinquenios: 6
Nº de sexenios: 5 de investigación y 1 de transferencia
Curriculum Vitae: Perfil Completo
Responsable de los grupos: G2
Nombre y apellidos: OLIVA APARICIO, ANTONIO
Área de conocimiento: Teoría de la Señal y Comunicaciones
Departamento: Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
Teléfono:
Correo electrónico: antonio.oliva@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias: Las tutorías se realizarán a demanda del estudiante mediante solicitud remitida al correo antonio.oliva@upct.es
Titulaciones:
Categoría profesional: Investigador Fpu
Nº de quinquenios: No procede por el tipo de figura docente
Nº de sexenios: No procede por el tipo de figura docente
Curriculum Vitae: Perfil Completo
[CG3 ]. Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
[ST3 ]. Capacidad de análisis de componentes y sus especificaciones para sistemas de comunicaciones guiadas y no guiadas.
[ST4 ]. Capacidad para la selección de circuitos, subsistemas y sistemas de radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radioenlaces y radiodeterminación.
[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.
[TR1 ]. Comunicarse oralmente y por escrito de manera eficaz
[TR2 ]. Trabajar en equipo
Al finalizar el programa formativo, el estudiante debe ser capaz de:
Comprender los conceptos fundamentales relacionados con los subsistemas y sistemas de comunicaciones a alta frecuencia.
Diferenciar las distintas tecnologías de medios de transmisión y circuitos de microondas, y en especial la tecnología de guía de onda, la coaxial y la tecnología impresa.
Conocer diferentes circuitos de microondas pasivos (resonadores, atenuadores, divisores, acopladores, filtros) entendiendo su función como subsistemas para formar complejos sistemas de transmisión y recepción de microondas.
Diseñar líneas de transmisión y circuitos de microondas para que realicen su función correctamente.
Unir los diferentes circuitos o subsistemas para formar complejos sistemas transmisores y receptores de microondas.
Manejar herramientas software de análisis y diseño asistido por ordenador de circuitos de microondas.
Definición, Aplicaciones y Antecedentes Históricos de la Ingeniería de Microondas. La Línea de Transmisión. Transformación y adaptación de impedancias con elementos concentrados y con elementos distribuidos. Líneas de transmisión para altas frecuencias. Guías de onda rectangulares y circulares. Modos de orden superior del cable coaxial. La fibra óptica como guía de onda. Cavidades resonantes. Resonadores en serie y paralelo. Análisis de Redes de Microondas. La tecnología microstrip y la tecnología de guía de onda. Subsistemas y sistemas de microondas. Análisis y diseño de circuitos pasivos, de amplificadores y osciladores de microondas en tecnología microstrip. Filtros de microondas con líneas de transmisión.
Unidad 1: La Línea de Transmisión ideal
1.1. La línea de transmisión ideal
1.1.1. Definición
1.1.2. Ecuación de onda y soluciones
1.1.3. La línea de transmisión ideal en el dominio de la frecuencia (Longitud de onda, Coeficiente de reflexión, Impedancia de entrada)
1.1.4. Balance de potencias en una línea de transmisión
1.1.5 Relación de onda estacionaria
1.1.6. El diagrama de Smith
1.1.7. Adaptación de impedancias
1.1.8. Síntesis de stubs mediante el diagrama de Smith
1.1.9. Doble stub
1.1.10. Pérdidas en la línea de transmisión, atenuación
Unidad 2: Líneas de Transmisión reales y Guías de Onda
2.1 Ecuación de onda y su solución para sistemas con simetría axial.
2.1.1 Modos TEM.
2.1.2 Modos TM.
2.1.3 Modos TE.
2.2. Cálculo de los parámetros del circuito equivalente a partir de los campos electromagnéticos.
2.3 Aplicación al cable coaxial.
2.4 Aplicación a la línea microstrip.
2.5. Aplicación a la guía de onda rectangular.
2.5.1. Modos TM en la guía rectangular
2.5.2. Modos TE en la guía rectangular
2.5.3. El modo fundamental de la guía rectangular: modo TE10
Unidad 3: Parámetros de Dispersión
3.1. Introducción
3.2. Matriz de dispersión
3.2.1. Ondas de potencia generalizadas
3.2.2. Ondas de potencia ordinarias
3.2.3. Parámetros de dispersión
3.2.4. Cálculo y propiedades de la matriz de dispersión
3.2.5. Cálculo de ganancias usando los parámetros de dispersión
Unidad 4: Circuitos Pasivos/Activos de Microondas y subsistemas
4.1. Redes de dos accesos
4.1.1. Atenuadores
4.1.2. Filtros
4.2. Redes de tres accesos
4.2.1. Divisores / combinadores
4.2.2. Circuladores y aisladores
4.3. Redes de cuatro accesos
4.3.1. Acopladores direccionales
4.3.2. Híbridos
4.4. Subsistemas de microondas
Práctica 1: Circuitos de adaptación de impedancias (2h)
Se propondrá al estudiante el diseño de varios circuitos de adaptación de impedancias. El estudiante deberá realizar los correspondientes diseños utilizando programas de análisis de circuitos de microondas. Se propondrá el diseño de varias redes de adaptación, basadas tanto en elementos concentrados como en elementos distribuidos (líneas de transmisión y stubs)
Práctica 2: Dispositivos en guía de onda y análisis con herramientas software (2h)
Se presenta un software de simulación electromagnética mediante métodos numéricos que permite el análisis de dispositivos de microondas. Tras la explicación del funcionamiento del programa los alumnos deben analizar algunos de estos dispositivos (guía sin pérdidas, guía con pérdidas, guía parcialmente rellena con dieléctrico y divisor T en plano H) y deberán comprobar que su funcionamiento es el inicialmente esperado.
Práctica 3: Cálculo de la matriz de dispersión para circuitos de microondas (4h)
En esta práctica el alumno aprenderá a realizar el cálculo teórico de la matriz de dispersión de redes sencillas de microondas. También profundizará en la interpretación de las diferentes ganancias que pueden definirse en redes de microondas de dos puertas. Realizará cálculos utilizando el software MATLAB, y validaciones de los cálculos efectuados con ayuda del software de simulación Microwave Office.
Práctica 4: Simulación de dispositivos pasivos con MW Office (2h)
Esta práctica presenta un software de simulación de circuitos de alta frecuencia: Microwave Office. Para aprender a manejarlo y entender sus diferentes opciones y herramientas de análisis y diseño, se estudian tres circuitos de microondas vistos en clase de teoría: el divisor Wilkinson, el híbrido branch-line, y el híbrido rat-race. Se realiza primero un diseño con líneas ideales, para luego pasar al análisis con líneas reales de tipo microstrip, y se aplican las correcciones oportunas para obtener el diseño real (layout) definitivo.
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.
Unit 1: Theory of ideal transmission lines
1.1 Ideal transmission lines and equivalent circuits.
1.2 Smith chart and impedance matching.
1.3 Ideal transmission lines with losses; attenuation.
Unit 2: Real transmission lines and Waveguides
2.1 Solution of wave equation for transmission systems (TEM, TM and TE modes).
2.2 Calculation of equivalent circuit using electromagnetic fields.
2.3 Application to coaxial cable.
2.4 Application to microstrip line.
2.5 Application to rectangular waveguide (TM and TE modes).
Unit 3: Scattering parameters
3.1 Generalized power waves.
3.2 Ordinary power waves.
3.3 Scattering matrix and properties.
3.4 Gain calculations using the scttering matrix.
Unit 4: Passive microwave circuits and RF subsystems.
4.1 Two ports devices (attenuators and filters).
4.2 Three ports devices (power dividers and circulators).
4.3 Four ports devices (bidirectional couplers)
4.4 Microwave subsystems
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc
Toma de apuntes y resolución de dudas con el profesor en el aula. El alumno deberá tomar apuntes sobre las clases impartidas en el aula. Preguntará durante las clases dudas que puedan surgir
Las clases incentivarán que el estudiante desarrolle en un futuro la capacidad para investigar sobre la aplicación de las tecnologías más avanzadas en sistemas de microondas y Radio Frecuencia (RF).
45
100
Clase en laboratorio: prácticas
Se plantearán diversas prácticas de laboratorio para reforzar desde un punto de vista práctico los conceptos teóricos trabajados en el aula. Las sesiones tendrá lugar en los laboratorios de la Escuela. El profesor resolverá las dudas que los alumnos vayan planteando, y que surjan del desarrollo de los trabajos. Los alumnos deberán completar el trabajo realizado en el laboratorio, preparando durante cada sesión un informe de respuestas, donde profundicen en la interpretación de las observaciones realizadas. El estudiante entregará el informe de respuestas al final de cada sesión, y el profesor evaluará cada informe para otorgar una nota al trabajo realizado, dentro de la actividad de evaluación global de prácticas de laboratorio.
Las prácticas se diseñan para que el estudiante pueda manejar conceptos complejos, pueda formular juicios, con información limitada o incompleta, y responsabilidad ética y social en el uso de estas tecnologías. Para ello realizarán trabajos cooperativos,y aprendizaje basado en proyectos. Al final de cada sesión deberán entregar informes de trabajo experimental, y se favorecerán intervenciones orales con el profesor y otros compañeros en el laboratorio para desarrollar su capacidad de expresión oral.
10
100
Clase en campo o aula abierta (visitas técnicas, conferencias, etc.). En general, actividades que requieren de unos recursos o de una planificación especiales
Estas actividades irán encaminadas a la profundización en algún tema de los tratados en la asignatura, a través de trabajos de profundización y seminarios o visitas de interés para la formación de los alumnos. En todo caso los alumnos deberán entregar los resúmenes solicitados destacando los aspectos más relevantes aprendidos. Estas actividades irán encaminadas a reforzar la parte práctica del aprendizaje de los alumnos, dedicando un tiempo al análisis de las conferencias o seminarios. Dichos informes serán corregidos por el profesor, y serán parte de la nota de la actividad de evaluación sobre la realización de prácticas.
Los seminarios también irán encaminados a desarrollar la capacidad para acometer la formación continua propia de forma independiente en el ámbito de los sistemas de microondas y Radio Frecuencia. Se fomentará su participación durante los seminarios con el fin de desarrollar la capacidad de expresión oral de los estudiantes.
2
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua)
El profesor planteará dos exámenes parciales que cubrirán los contenidos teóricos y prácticos abordados en el aula, junto con los conceptos trabajados en las prácticas de la asignatura. Los alumnos desarrollarán el examen planteado, de manera individual, y sin tener ningún material de consulta a su disposición (podrán utilizar calculadoras no programables para realizar los cálculos necesarios). El Parcial 1 abordará los contenidos de los dos primeros temas de la asignatura (Líneas de transmisión ideales y medios de transmisión reales). El Parcial 2 abordará los contenidos de los dos últimos temas de la asignatura (parámetros de Scattering y circuitos multipuertos).
3
100
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo
Preparación de las prácticas de laboratorio. Realización de ejercicios y resolución de casos prácticos.
Estudio del material proporcionado en las clases teóricas, y estudio de las prácticas de laboratorio (guías de cada práctica). Discusión con el profesor de dudas. Se recomienda también el estudio de los apuntes tomados en el aula.
120
0
Trabajo práctico de laboratorio
Es una actividad de evaluación compuesta por cinco sesiones de laboratorio en las que se desarrollarán las 4 prácticas programadas. Se evaluará el trabajo del estudiante realizado durante las sesiones de laboratorio. Al final de cada sesión el alumno deberá entregar sus respuestas escritas, con el trabajo realizado. La evaluación se realizará, para cada una de las sesiones, mediante rúbrica que será publicada al inicio del curso. De la misma manera se evaluará el aprovechamiento, a través de un resumen que deberá entregar el estudiante, de las conferencias técnicas que se pudieran organizar durante el curso. Todas estas actividades (sesiones de laboratorio y seminarios/conferencias) tendrán carácter obligatorio para poder obtener la calificación al final de cada sesión. Los estudiantes que por causas justificadas no puedan asistir a alguna sesión o seminario tendrán que entregar el debido justificante al profesor. Si la ausencia se acepta como justificada, el estudiante podrá realizar la actividad de forma particular, entregando las respuestas escritas en el plazo que se le indique. Si no es causa justificada, el estudiante obtendrá "No Presentado" en la sesión de evaluación. La puntuación mínima en la Actividad global para poder superar la asignatura es de 3 puntos.
20 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos, aplicados y/o prácticas de laboratorio)
Se compone de dos Actividades de Evaluación. La primera Actividad de Evaluación con peso 40%, se compone del primer parcial, que cubrirá los contenidos teóricos, prácticos y de laboratorio, correspondientes a las practicas 1 y 2 de laboratorio y las unidades 1 y 2 del temario. No se podrá consultar ningún tipo de material de apoyo, libros, apuntes, ni ningún tipo de formulario. Para superar la Actividad es necesario obtener una puntuación igual o superior a 4 puntos.
La segunda Actividad de Evaluación con peso 40%, estará compuesta por el segundo parcial, que cubrirá los contenidos teóricos, prácticos y de laboratorio, correspondientes a las prácticas 3 y 4 de laboratorio y las unidades 3 y 4 del temario. No se podrá consultar ningún tipo de material de apoyo, libros, apuntes, ni ningún tipo de formulario. Para superar la Actividad es necesario obtener una puntuación igual o superior a 4 puntos.
80 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos, aplicados y/o prácticas de laboratorio)
Se realizará un examen final dividido en las dos Actividades de Evaluación del Sistema de Evaluación Continuo. Cada parte del examen cubrirá los mismos contenidos que los dos parciales del Sistema de Evaluación Continuo. No se podrá consultar ningún tipo de material de apoyo, libros, apuntes, ni ningún tipo de formulario. Para poder superar cada una de las partes del examen es necesario obtener una puntuación igual o superior a 4 puntos en cada una de las partes. Cada una de las partes deberá ser realizada por los estudiantes que no hayan superado la actividad correspondiente del sistema de evaluación continuo.
80 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de prácticas de laboratorio)
Esta actividad servirá para evaluar el trabajo de laboratorio mediante una prueba escrita. La prueba versará sobre el contenido de las cuatro prácticas de laboratorio de la asignatura. Deberá ser realizada por los estudiantes que no superen el trabajo de laboratorio en el sistema de evaluación continuo. Para poder superar la actividad de evaluación, el estudiante deberá obtener una calificación superior o igual a 3 puntos.
20 %
El sistema de evaluación continua pretende establecer la capacidad para acometer la formación continua propia de forma independiente en el ámbito de los sistemas de Microondas y Radio Frecuencia (RF).
1.- El sistema de Evaluación Continuo se compone de dos Actividades tipo Examen, más la Actividad de Evaluación de las prácticas de laboratorio con el material entregado por el estudiante al final de cada sesión de laboratorio o seminario/conferencia. Cada Actividad tipo Examen se compone de un examen parcial.
2.- En la realización de exámenes parciales y finales no se podrá consultar ningún tipo de apuntes, libros ni otro material de consulta. Tampoco se permite la consulta de ningún tipo de formularios.
3.- La puntuación mínima necesaria para superar las Actividades de Evaluación tipo Examen es de 4 puntos.
4.- La evaluación del trabajo y progreso del alumno en el laboratorio se realizará mediante rúbrica que será publicada al principio de curso.
5.- La puntuación mínima necesaria para superar la Actividad de Evaluación de trabajo y progreso en el laboratorio, y seminarios será de 3 puntos.
6.- Las prácticas de laboratorio y en su caso los seminarios que puedan organizarse tienen carácter de obligatorio, para poder obtener la nota correspondiente a cada sesión. Los estudiantes que no puedan asistir a alguna sesión, deberán justificar su ausencia de forma documental. Si la ausencia se acepta como justificada, el alumno podrá realizar la actividad de forma personal, y deberá entregar el/los informes en el plazo que se le indique. La puntuación mínima para superar esta Actividad de Evaluación será de 3 puntos.
7.- El sistema de evaluación final se compondrá de las mismas partes que el sistema de evaluación continuo. Primera parte cubriendo los contenidos del primer parcial, segunda parte cubriendo los contenidos del segundo parcial, y examen de laboratorio cubriendo el trabajo realizado en las prácticas de laboratorio de la asignatura. Las puntuaciones mínimas necesarias para superar cada parte son las mismas que en el sistema de evaluación continuo.
8.- Para superar la asignatura se deberá superar todas las Actividades de Evaluación, y además se deberá obtener una calificación media ponderada en todas las Actividades de Evaluación mayor o igual a 5 puntos.
9.- Si un estudiante que ha superado una actividad de evaluación en el sistema de evaluación continua, se presenta a esa misma actividad en el sistema de evaluación final, se entiende que renuncia de facto a la calificación obtenida en el sistema de evaluación continua. Por tanto, su nota en la convocatoria para esa actividad de evaluación, será la que obtenga en el sistema de evaluación final.
10.- No se guardan las notas de las pruebas tipo Examen para cursos sucesivos. Únicamente se guardan para las convocatorias del mismo curso académico. Únicamente se guardan, para siguientes convocatorias, las notas obtenidas en las pruebas del sistema de evaluación continua.
Autor: Gómez Tornero, José Luis
Título: Transmisión por soporte físico ejercicios resueltos de circuitos pasivos y activos de microondas
Editorial: Universidad Politécnica de Cartagena,
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 8495781700
Autor: Pozar, David M.
Título: Microwave engineering
Editorial: Addisson-Wesley
Fecha Publicación: 2012
ISBN: 9780470631553
Autor: Díaz Morcillo, Alejandro
Título: Microondas: líneas de transmisión, guías de onda y cavidades resonantes
Editorial: Universidad Politécnica de Cartagena
Fecha Publicación: 2008
ISBN:
Autor: Díaz Morcillo, Alejandro
Título: Problemas resueltos de líneas de transmisión, guías de onda y cavidades resonantes
Editorial: Universidad Politécnica de Cartagena
Fecha Publicación: 2008
ISBN:
Autor: Díaz Morcillo, Alejandro
Título: Microondas líneas de transmisión, guías de onda y cavidades resonantes
Editorial: Universidad Politécnica de Cartagena
Fecha Publicación: 2016
ISBN: 9788416325184
Autor: Balanis, Constantine A.
Título: Advanced engineering electromagnetics
Editorial: John Wiley and Sons
Fecha Publicación: 2012
ISBN: 9780470589489
Autor: Collin, Robert E.
Título: Foundations for microwave engineering
Editorial: McGraw-Hill
Fecha Publicación: 2001
ISBN: 0780360311
Autor: Bahl, I. J.
Título: Microwave solid state circuit design
Editorial: John Wiley & Sons
Fecha Publicación: 2003
ISBN: 0471207551
Autor: Miranda Pantoja, José Miguel
Título: Ingeniería de microondas técnicas experimentales
Editorial: Pearson Educación
Fecha Publicación: 2002
ISBN: 8420530999
Autor: Bará Temes, Javier
Título: Circuitos de microondas con líneas de transmisión
Editorial: UPC
Fecha Publicación: 1996
ISBN: 8489636559
Se hará uso de la plataforma Moodle (servicio web de aula virtual en la UPCT) para poner a disposición del alumno el material necesario para el correcto seguimiento de la asignatura, como:
- Presentaciones en power point de clases magistrales.
- Videos con clases online, y clases de problemas.
- Enunciados de ejercicios de cada bloque temático.
- Guiones de prácticas.
- Avisos de la asignatura.
- Publicación de notas y actas.
- Anuncio de las sesiones de laboratorio y de los seminarios/conferencias programadas.
- Anuncio de recolocación de clases en las franjas habilitadas en los horarios.