• Descripció

L'assignatura Antenes suposa una introducció bàsica i general al món de les antenes i la seva utilització dins dels sistemes de telecomunicació. Teoria, fonaments físic-matemàtics, disseny, anàlisi, temes pràctics i aplicacions són els ingredients que conformen l'assignatura, posant a l'abast de l'estudiant una introducció bàsica i general al camp de les antenes.

• L'assignatura en el conjunt del pla d'estudis

L'assignatura Antenes pertany a l'itinerari de Sistemes de comunicació del Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la UOC. La naturalesa dels seus continguts és certament heterogènia, doncs combinen elements pertanyents a camps tals com l'electrònica, el processament de senyal i les comunicacions. D'aquesta manera, pot ser vista com una assignatura avançada tant de l'àrea de coneixement relativa al processament de senyal i els sistemes de comunicacions, com a la relativa a l'electrònica aplicada a les comunicacions. També, i de forma natural, pot ser perfectament cursada al mateix temps que Circuits de microones, assignatura pertanyent també a l'itinerari de Sistemes de comunicació del Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la UOC i que està enfocada a l'anàlisi i el disseny de circuits electrònics que treballin a altes freqüències.

• Camps professionals en què es projecta

Telèfons mòbils, tabletes digitals, ordinadors amb connexió wireless, headsets, llibres electrònics, edificis intel·ligents, aparells mèdics wireless, càmeres wireless, són alguns exemples de la nostra realitat sense fils. Aquesta realitat li està atorgant a l'antena un protagonisme i una responsabilitat mai pensada. És per tant necessari que un enginyer de telecomunicació tingui nocions bàsiques conjugades amb algunes dosis més específiques d'aquest element que constitueix una part essencial dels sistemes de comunicacions actuals.

El contingut de l'assignatura està enfocat tant per a aquells enginyers que es dedicaran al camp del disseny d'antenes i circuits de microones com a aquells en què l'antena constituirà part essencial d'un sistema de comunicacions.

En el primer cas, l'assignatura introdueix un vast camp professional que engloba no només el disseny de les antenes com a tal sinó també el disseny de programari electromagnètic encarregat de facilitar l'anàlisi freqüencial de les mateixes, així com el disseny de circuits de microones principalment enfocats a realitzar adaptació d'impedàncies. Dissenyar antenes és una tasca complexa fortament depenent del tipus de dispositiu i servei al que va enfocada, d'aquesta manera dins del propi disseny d'antenes poden distingir-se diversos perfils com a dissenyadors d'antenes per a estacions basi, d'antenes de banda ampla, o d'antenes per a dispositius mòbils per citar alguns exemples. En aquest sentit, els conceptes aquí estudiats serviran per obrir-se pas en fases més complexes de disseny d'antenes. El perfil requerit per a aquest tipus d'enginyers es basa en la creativitat amb una base tecnològica/científica molt àmplia que permeti detectar manques del mercat i donar solucions a les mateixes. Els enginyers més creatius amb amplis coneixements científic/tecnològics constitueixen peces clau en empreses de base tecnològica on els actius de l'empresa són a més del producte, la propietat intel·lectual que genera el desenvolupament del mateix . En aquest camp, els enginyers tenen el rol rellevant de la creació del portfoli de patents de l'empresa en el paper d'inventors de noves tecnologies i tècniques d'antenes.

En el segon cas, els coneixements d'antenes proporcionats en aquesta assignatura tenen com a objectiu proporcionar a l'enginyer de sistemes la capacitat de conèixer i entendre les característiques generals, avantatges i limitacions de   una antena amb la finalitat de poder optimitzar el sistema sobre la base d'aquestes limitacions (ex: funcionament, integració, costos). Aquest punt constitueix una part enormement transcendental en la cadena d'un sistema de telecomunicació. I és que les antenes, en el seu vessant de producte, impliquen intrínsecament altres aspectes que l'enginyer ha de tenir en compte: robustesa i estabilitat mecànica, materials lleugers amb poques pèrdues, costos competitius, facilitat d'integració, representen alguns d'aquests aspectes.

• Coneixements previs

• Informació prèvia a la matrícula

Complir els requisits mínims de matrícula de l'assignatura Antenes passa per haver superat satisfactòriament les assignatures Física II, Teoria de Circuits i Senyals i sistemes II. Més enllà d'aquests requisits mínims, resulta convenient haver superat també les assignatures Sistemes de comunicacions I i Electrònica de comunicacions.

• Objectius i competències

Les competències generals del Grau en les que s'emmarca l'assignatura són les següents:

[35] - Capacitat per a la selecció de circuits, subsistemes i sistemes de radiofreqüència, microones, radiodifusió, radioenllaços i radiodeterminació.

[36] - Capacitat per a la selecció d'antenes, equips i sistemes de transmissió, propagació d'ones guiades i no guiades, per mitjans electromagnètics, de radiofreqüència o òptics i la corresponent gestió de l'espai radioelèctric i assignació de freqüències.

Més concretament, els objectius fonamentals a adquirir per l'estudiant que cursi l'assignatura són els següents:

1.    Conèixer els diferents tipus d'antenes existents i la seva aplicació en funció del marge freqüencial d'operació.

2.    Estudiar els paràmetres mitjançant els quals es caracteritza una antena, tant en transmissió com en recepció, per poder determinar el balanç de potències d'un radi enllaci. Ser capaç de considerar l'antena com un element integrat dins un sistema de telecomunicació.

3.    Analitzar els fonaments de radiació de les ones electromagnètiques per entendre el procediment físic-matemàtic de la radiació.

4.    Examinar les antenes lineals bàsiques, saber modelar-les i entendre quins són les seves limitacions. Els principis matemàtics descrits per analitzar aquest tipus d'antenes transcendeixen a tot el temari de l'assignatura, atès que, en termes generals, les antenes poden ser descrites com a superposició d'elements lineals.

5.    Conèixer i saber modelar l'efecte del plànol de massa (plànol de terra) en el comportament d'una antena. L'entorn associat a moltes antenes de tipus filo, com les embarcades i les de radiodifusió, afecta a la radiació. És rellevant, per tant, conèixer com el mitjà modifica les prestacions d'una antena per abordar, d'aquesta forma, el seu disseny tenint en compte el seu entorn.

6.    Analitzar les agrupacions d'antenes amb l'objectiu de poder modelar la radiació mitjançant la manipulació de l'excitació de cada element. Els radars d'aeroport o les estacions basi de comunicacions mòbils cel¿lulars són exemples de sistemes en els que s'utilitzen agrupacions d'antenes.

7.    Conèixer el funcionament, la utilitat i el modelatge de les antenes planes, tals com les ranures i les antenes microstrip. Entendre el mecanisme de radiació a partir de camps en obertures.

8.    Saber modelar i analitzar una antena com a element integrat en el sistema transmissor o receptor al que va connectat, la qual cosa inclou descriure els mecanismes que proporcionen les eines necessàries per realitzar, per exemple, l'adaptació d'impedàncies, o per millorar paràmetres d'antena tan rellevants com l'ample de banda.

9.    Determinar els efectes de càrrega (bobines, condensadors, línies de transmissió) sobre antenes, la qual cosa va a permetre introduir les antenes miniatura i multibanda.

10.    Entendre com es pot modificar la directividad d'una antena mitjançant l'ús de reflectores i lents. Enllaçar conceptes d'òptica geomètrica amb radiació d'antenes.

11.    Adquirir la capacitat d'abstracció. Amb les eines presentades es disposa d'una base físic-matemàtica i tecnològica que permetrà afrontar problemes més complexos.

• Continguts

• Consulta dels materials de què disposa l'assignatura

• Bibliografia i fonts d'informació

• Balanis, C. A., Antenna Theory: Analysis and Design. John Wiley.

• Orfanidis, S. J., Electromagnetic Waves and Antennas, John Wiley.

• Pozar, D. M., Microwave Engineering, John Wiley.

• Stutzman, W. L., Thiele, G. A., "Antenna Theory and Design". John Wiley.

• Anguera, J., Pérez, A., "Teoria d'antenes", Enginyeria La Salle (Estudis Semipresencials), ISBN: 978-84-935665-4-8.

• http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/guesthome.jsp

• Metodologia

Els continguts de l'assignatura estan distribuïts al llarg de sis mòduls teòrics. Cadascun d'aquests mòduls inclou exercicis pràctics resolts que permeten a l'estudiant assentar els coneixements teòrics desenvolupats. A més, cada mòdul incorpora una sèrie de lectures obligatòries i complementàries en forma d'articles científics. Les lectures obligatòries estan enfocades a completar el temari descrit ja que tracten directament sobre aspectes explícitament tractats en els mòduls i la seva anàlisi proporciona una visió més àmplia i actual alhora que reforça aspectes teòrics i pràctics continguts en els mòduls. D'altra banda, les lectures complementàries permeten ampliar els continguts dels mòduls proporcionant una visió més àmplia de l'assignatura mostrant aplicacions pràctiques en el camp de la s antenes.

A més, al llarg del curs es realitzaran tres PACs (Proves d'Avaluació Continua) les quals estan enfocades, d'una banda, a marcar una pauta temporal del material que ha de portar-se al dia i, d'altra banda , a consolidar els coneixements que s'han estudiat en els mòduls.

Amb l'objectiu de preparar a l'alumne per la superació de les PACs es recomana com a mètode d'estudi realitzar els exercicis resolts que s'inclouen al llarg dels diferents mòduls de l'assignatura. De la mateixa manera, quan el temps d'estudi planificat per cada mòdul hagi finalitzat, els consultors plantejaran una sèrie de qüestions relatives al mòdul finalitzat que es debatran al fòrum de l'assignatura. És aconsellable la participació de tots els alumnes en aquest debat, ja que aquestes qüestions així com els exercicis resolts intercalats al llarg dels diferents mòduls permetran consolidar els diferents conceptes desenvolupats.

El seguiment actiu per part de l'estudiant dels espais de Comunicació de l'aula és de primordial interès, atès que habitualment es plantegen dubtes, es donen respostes i es tracten temes relacionats amb la matèria d'estudi. Aquests espais estan organitzats de la següent forma:

• Tauler: Espai de comunicació general especialment important, en el qual únicament poden escriure els consultors i que serveix per anunciar les fites importants, complementant la informació ja disponible per defecte en les diferents vistes de navegació.

• Fòrums: Espai de comunicació en el que poden escriure tant els estudiants com els consultors i on s'aglutinen totes les qüestions de caràcter general relacionades amb l'assignatura, així com els dubtes i discussions relatives a les diferents activitats a realitzar al llarg del semestre.

Els consultors guiaran i orientaran a l'estudiant a través del Tauler de l'aula i respondran els dubtes que vagin sorgint en els Fòrums i plantejaran i dinamitzaran les discussions que allà es desenvolupin. Així mateix, els consultors realitzaran un seguiment de l'avaluació continua, revisaran totes les Proves d'Avaluació Contínua (PACs) lliurades i comentaran de forma qualitativa a nivell grupal i/o individual la resolució de les mateixes, a fi d'ajudar a l'estudiant a progressar en el seu aprenentatge i a adquirir el conjunt de les competències de l'assignatura. De manera excepcional i per a qüestions més personalitzades, l'estudiant també tindrà a la seva disposició els correus electrònics dels seus consultors.

Consultors a l'aula i articulació de l'activitat docent

Cada aula de l'assignatura Antenes disposarà de dos consultors amb dilatada experiència en anàlisi, disseny, investigació i docència en el camp de les antenes. Encara que cada aula tingui dos consultors, tots dos es coordinaran en les seves tasques docents de tal manera que, de cara a l'estudiant, tota l'activitat docent desenvolupada a l'aula funcionarà com si hi hagués un únic consultor. La forma d'articular l'activitat docent des dels espais de Comunicació de l'aula serà la següent:

• D'una banda, els consultors penjaran periòdicament missatges, tant en el Tauler com en els Fòrums, tant per notificar qualsevol assumpte d'interès que pugui sorgir al llarg del semestre, com per tractar qüestions d'aspecte conceptual que ajudin a l'estudiant a treballar i consolidar conceptes fonamentals de l'assignatura.

• En finalitzar el període previst per a l'estudi de cada mòdul, els consultors llançaran des de l'espai de Debat qüestions relatives als continguts del mòdul en qüestió, amb la finalitat de fomentar el debat entre els estudiants. Una vegada dinamitzat el debat i adquirida una participació significativa per part de l us estudiants, els consultors resoldran aquestes qüestions i, si escau, comentaran tots els temes d'interès sorgits del debat.

• Per la seva banda i també des dels Fòrums de l'aula, l'estudiant podrà formular preguntes als consultors relatives a qualsevol aspecte relacionat amb l'estudi dels mòduls i les seves lectures associades, així com de participar activament en les respostes a les qüestions formulades per altres estudiants.

La coordinació dels consultors en la seva forma de participar a les aules serà transparent per als estudiants, amb l'objectiu de poder respondre als dubtes amb la major rapidesa i dedicació possible. Així, tots els missatges escrits pels consultors als espais de Comunicació de l'aula portaran la signatura de tots dos, independentment de quin consultor en particular l'hagi escrit. De la mateixa manera, les qüestions i comentaris dirigits als consultors per part dels estudiants seran per a tots dos consultors en general (no tindrà sentit que es dirigeixin en concret a cap dels dos, doncs la resposta vindrà signada per tots dos). Amb aquest mètode de doble consultor es pretén minimitzar el temps de resposta i augmentar la qualitat de la mateixa.

Temporització i itineraris formatius

És important realitzar un treball constant d'estudi i d'aplicació dels continguts, atès que aquesta és la via habitual d'assegurar l'èxit per superar l'assignatura. Per aquest motiu, s'ha realitzat la proposta de distribució temporal del aprenentatge presentada en el Document de planificació, així com en el Calendari de l'aula. Les Guies d'Estudi (GES) i la informació de Planificació donen indicacions sobre com planificar i seguir l'estudi de cada mòdul, així com informacions complementàries de l'aprenentatge i del contingut dels materials. Són una eina útil per a l'estudiant abans, durant i després de l'estudi de cada mòdul.

Accedint a les GES i la Planificació, l'estudiant disposarà d'una distribució orientativa del temps que es proposa per a l'estudi de cada mòdul i la realització de cada PAC. A més, el calendari inclou les dates clau del semestre, com per exemple la publicació i el lliurament de les PACs. Les dates de lliurament de les PACs s'han de respectar estrictament. Per tant, és molt recomanable que se segueixi la temporització proposada i s'intentin respectar les dates indicades per a l'estudi de cada mòdul didàctic. L'estudiant podrà accedir als enunciats de les PACs a l'espai de Planificació de l'aula virtual, accedint a la data del calendari assenyalada com a publicació de l'activitat en qüestió.

• Informació sobre l'avaluació a la UOC

La Normativa acadèmica de la UOC disposa que el procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis fets.

La manca d'originalitat en l'autoria o el mal ús de les condicions en què es fa l'avaluació de l'assignatura és una infracció que pot tenir conseqüències acadèmiques greus.

L'estudiant serà qualificat amb un suspens (D/0) si es detecta manca d'originalitat en l'autoria d'alguna activitat avaluable (pràctica, prova d'avaluació contínua (PAC) o final (PAF), o la que es defineixi al pla docent), sigui perquè ha utilitzat material o dispositius no autoritzats, sigui perquè ha copiat textualment d'internet, o ha copiat d'apunts, de materials, de manuals o d'articles (sense la citació corresponent), d'altres estudiants, o per qualsevol altra conducta irregular.

La qualificació de suspens (D/0) en les qualificacions finals d'avaluació contínua pot comportar l'obligació de fer l'examen presencial per a superar l'assignatura (si hi ha examen i si superar-lo és suficient per a superar l'assignatura segons indiqui el pla docent).

Quan aquesta mala conducta es produeixi durant la realització de les proves d'avaluació finals presencials, l'estudiant pot ser expulsat de l'aula, i l'examinador farà constar tots els elements i la informació relatius al cas.

D'altra banda, aquesta conducta pot donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.

La UOC habilitarà els mecanismes que consideri oportuns per a vetllar per la qualitat de les seves titulacions i garantir l'excel·lència i la qualitat del seu model educatiu.

• Consulta del model d'avaluació

• Avaluació continuada

Continuant amb el comentat a l'apartat de Metodologia, al llarg del semestre s'han de realitzar tres Proves d'Avaluació Contínua (PACs). El lliurament de les PACs per part de l'estudiant es durà a terme a l'apartat Lliura i seguiment d'AC de l'aula de l'assignatura. Així mateix, la resta d'accions relacionades amb aquestes activitats (publicació d'enunciats, solucions i notes, resolució de dubtes i aclariments, possibles novetats i modificacions, etc.) també seran realitzades des de l'aula i seran puntualment anunciades als espais de Comunicació de la mateixa.

A partir de les qualificacions de les PACs i tenint també en compte altres factors (tals com la participació en els fòrums de discussió de l'aula virtual, etc.) el consultor decidirà la qualificació final d'Avaluació Contínua (AC). Per obtenir aquesta nota final d'AC, es calcularà la mitjana de les notes de les tres PACs, sent totes ponderades amb el mateix pes en el càlcul d'aquesta mitjana, de manera que les tres PACs tindran la mateixa importància.

A fi d'obtenir una nota d'AC, l'estudiant ha de lliurar, almenys, una de les tres PACs previstes en aquest pla docent. En cas de no lliurar cap d'elles, es considerarà que l'estudiant renuncia a l'AC i, per tant, haurà de recórrer únicament a l'Examen Final per superar l'assignatura, segons l'establert en l'apartat Avaluació Final d'aquest Pla Docent.

El nom dels arxius qui l'estudiant lliuri com a solució a cadascuna de les PACs haurà de seguir el següent format:

[nom_usuari_uoc]_PAC[nombre_PAC].[ extensió]

on:

[nom_usuari_uoc] és el nom d'usuari, per exemple "jpenab"

[nombre_PAC] és el nombre de la PAC: 1, 2 o 3.

[extensió] és l'extensió de l'arxiu, per exemple "odt", "doc", "rtf", "tex", "pdf", etc.

Així, per exemple, si l'estudiant amb nom d'usuari "jpenab" lliura les PACs en format OpenOffice, els seus arxius es diran:

jpenab_PAC1.odt

jpenab_PAC2.odt

jpenab_PAC3.odt

El correcte seguiment de l'assignatura compromet a realitzar les activitats d'avaluació proposades de manera individual i segons les indicacions que pauta aquest Pla Docent. De no fer-ho així, en cap cas aquestes activitats d'avaluació podran ser superades.

• Avaluació final

L'assignatura es pot superar mitjançant una de les dues opcions següents:

1. A partir de l'Avaluació Contínua i un Examen Final presencial.
2. Únicament a partir de un Examen Final presencial.

Per a que l'estudiant superi l'assignatura , ha d'obtenir una Nota Final de la Assignatura superior o igual a 5. Aquesta nota es calcularà de la següent manera:

1. Si l'estudiant opta per la via de l'Avaluació Contínua (AC) i un Examen Final presencial (EX) -es pot optar per aquesta via sempre i quan no es renunciï a la nota AC (veure l'apartat Avaluació contínua d'aquest Pla Docent)-, la Nota Final de la Assignatura (NFA) es calcula de la següent manera:

NFA = max{ (0,35*AC)+(0,65*EX) , EX }

Cal observar que l'Avaluació Contínua només pot millorar o deixar igual la nota obtinguda en l'Examen Final, però en cap cas pot empitjorar-la.

2. Si l'estudiant opta per renunciar a l'Avaluació Contínua (veure l'apartat Avaluació contínua d'aquest Pla Docent), la Nota Final de la Assignatura (NFA) es calcula de la següent manera:

NFA = EX

És a dir, en cas de renunciar a l'Avaluació Contínua (AC), la Nota Final de l'Assignatura (NFA) serà directament la nota obtinguda en l'Examen Final (EX).

Observació important: Convé recordar i remarcar que tant la tasca de les PAC com les Pràctiques i l'examen són tasques absolutament individuals. El correcte seguiment de l'assignatura compromet a realitzar les activitats proposades de manera individual i segons les indicacions que pauta aquest Pla Docent. En cas de no fer-ho així, en cap cas aquestes activitats podran ser superades. D'altra banda, i sempre a criteri dels Estudis, l'incompliment d'aquest compromís pot suposar que no es permeti superar cap assignatura mitjançant avaluació continuada ni en el semestre en curs ni en els següents.

• Feedback

El consultor us guiarà i orientarà a través del Tauler de l'aula per a quina pugueu fer un bon seguiment de l'assignatura. També respondrà els dubtes que vagin sorgint en l us Fòrums de l'aula així com les consultes i comentaris enviats a la seva bústia personal.

El consultor també farà un seguiment personalitzat de l'avaluació contínua, revisarà totes les PAC i pràctiques lliurades i comentarà de forma qualitativa a nivell grupal i/o individual la resolució. Aquests comentaris us ajudaran a progressar en el vostre aprenentatge i adquirir el conjunt de les competències.

Es recomana que tots els dubtes que apareguin durant el transcurs de l'assignatura es plantegin en el Fòrum de l'aula, sent més enriquidor per a tots els estudiants ja que poden compartir dubtes i coneixements.