• Descripción

En la asignatura Diseño y aplicaciones de antenas se profundiza en el estudio, diseño y fabricación de las antenas y sus posibles aplicaciones, así como de los equipos de software y medida de antenas. Teoría, fundamentos físico-matemáticos, diseño, análisis, métodos numéricos y aplicaciones prácticas son los ingredientes que conforman la asignatura, poniendo al alcance del estudiante una visión general de las aplicaciones más relevantes de las antenas en la sociedad actual.

• La asignatura en el conjunto del plan de estudios

La asignatura Diseño y aplicaciones de antenas pertenece al conjunto de asignaturas propias del Máster de Ingeniería de Telecomunicación de la UOC. La naturaleza de sus contenidos es ciertamente heterogénea, pues combinan elementos pertenecientes a campos tales como la electrónica, el procesamiento  de señal y las comunicaciones. De este modo, puede ser vista como una asignatura avanzada tanto del área de conocimiento relativa al procesamiento de señal y los sistemas de comunicaciones, como a la relativa a la electrónica aplicada a las comunicaciones.

• Campos profesionales en el que se proyecta

Teléfonos móviles, tabletas digitales, ordenadores con conexión wireless, headsets, libros electrónicos, edificios inteligentes, aparatos médicos wireless, cámaras wireless, son algunos ejemplos de nuestra realidad sin hilos. Esta realidad le está otorgando a la antena un protagonismo y una responsabilidad nunca pensada. Es por tanto necesario que un ingeniero de telecomunicación tenga nociones básicas conjugadas con algunas dosis más específicas de este elemento que constituye una parte esencial de los sistemas de comunicaciones actuales.

El contenido de la asignatura está enfocado tanto para aquellos ingenieros que se dedicarán al campo del diseño de antenas y circuitos de microondas como a aquellos en que la antena constituirá parte esencial de un sistema de comunicaciones.

En el primer caso, la asignatura cubre un vasto campo profesional que engloba no sólo el diseño de las antenas como tal sino también el diseño de software electromagnético encargado de facilitar el análisis frecuencial de las mismas, así como el diseño de circuitos de microondas principalmente enfocados a  realizar adaptación de impedancias. Diseñar antenas es una tarea compleja fuertemente dependiente del tipo de dispositivo y servicio al que va enfocada, de este modo dentro del propio diseño de antenas pueden distinguirse varios perfiles como diseñadores de antenas para estaciones base, de antenas de banda ancha, o de antenas para dispositivos móviles por citar algunos ejemplos. El perfil requerido para este tipo de ingenieros se basa en la creatividad con una base tecnológica/científica muy amplia que permita detectar carencias del mercado y dar soluciones a las mismas. Los ingenieros más creativos con amplios conocimientos científico/tecnológicos constituyen piezas clave en empresas de base tecnológica donde los activos de la empresa son además del producto, la propiedad intelectual que genera el desarrollo del mismo. En este campo, los ingenieros tienen el rol relevante de la creación del portfolio de patentes de la empresa en el papel de inventores de nuevas tecnologías y técnicas de antenas.

En el segundo caso, los conocimientos de antenas proporcionados en esta asignatura tienen como objetivo proporcionar al ingeniero de sistemas la capacidad de conocer y entender las características generales, ventajas y limitaciones de una antena con el fin de poder optimizar el sistema en base a estas limitaciones (ej: funcionamiento, integración, costes). Este punto constituye una parte enormemente transcendental en la cadena de un sistema de telecomunicación. Y es que las antenas, en su vertiente de producto, acarrean intrínsecamente otros aspectos que el ingeniero debe tener en cuenta: robustez y estabilidad mecánica, materiales ligeros con pocas pérdidas, costes competitivos, facilidad de integración, representan algunos de estos aspectos.

• Conocimientos previos

Los conocimientos previos que conviene dominar antes de cursar Diseño y aplicaciones de antenas son los siguientes:

                   Competencias o Conocimientos previos                              Asignaturas previas en que se adquieren

       Introducción básica y general al mundo de las antenas y su                                             Antenas

           utilización dentro de los sistemas de telecomunicación

• Información previa a la matrícula

Cumplir los requisitos mínimos de matrícula de la asignatura Diseño y aplicaciones de antenas pasa por haber superado previamente la asignatura Antenas.

• Objetivos y competencias

Las competencias generales del Máster en las que se enmarca la asignatura son las siguientes:

      [15] Capacidad para desarrollar sistemas de radiocomunicaciones: diseño de antenas, equipos y subsistemas, modelado de canales, cálculo de enlaces y planificación.

      [16] Capacidad para implementar sistemas por cable, línea, satélite en entornos de comunicaciones fijas y móviles.

      [17] Capacidad para diseñar y dimensionar redes de transporte, difusión y distribución de señales multimedia.

Más concretamente, los objetivos fundamentales a adquirir por el estudiante que curse la asignatura son los siguientes:

      1. Adquirir una visión general del estado del arte en el diseño de antenas para terminales móviles.

      2. Entender los desafíos existentes en el campo.

      3. Conocer las prestaciones de los sistemas de medida para terminales móviles como cámaras anecoicas y reverberantes.

      4. Conocer las regulaciones SAR y HAC.

      5. Saber la utilidad de phantoms de cabeza y mano.

      6. Entender los parámetros pasivos y activos utilizados para caracterizar antenas de terminales móviles.

      7. Enlazar los conceptos de teoría de antenas con aplicaciones para el diseño de antenas miniatura y multibanda para terminales móviles.

      8. Comprender el principio de funcionamiento de un algoritmo genético (GA).

      9. Entender qué problemas de optimización puede resolver un GA.

      10. Conocer el uso de los conceptos de cruzamiento, mutación y elitismo.

      11. Conocer los diversos métodos numéricos para la resolución de las ecuaciones de Maxwell relacionados con el diseño de antenas y circuitos de microondas.

      12. Comprender el método de los momentos y el de diferencias finitas en el dominio del tiempo para la resolución de las ecuaciones de Maxwell.

      13. Conocer la idoneidad de cada método numérico y sus limitaciones.

      14. Disponer de la base suficiente para abordar actividades profesionales relacionadas con los métodos numéricos.

      15. Entender qué son los metamateriales.

      16. Conocer en qué campos se aplican los metamateriales.

• Contenidos

En este módulo se da una visión general del estado del arte en el diseño de antenas para terminales móviles. Asimismo, se analizan los procedimientos de medida de los diferentes parámetros de una antena, se presentan diferentes tecnologías de caracterización pasiva y activa (cámaras anecoicas y de reverberación, SAR, PIMs, etc.) y se estudian los Phantoms hand/heads. Finalmente, se enlazan los conceptos de teoría de antenas con aplicaciones para el diseño de antenas miniatura y multibanda para terminales móviles.

En este módulo se describe la arquitectura de un algoritmo genético (GA) y se ilustra cómo utilizarlo. Tras lo cual, se trabaja una aplicación típica denominada "el problema del viajero" y se estudian ejemplos de aplicación de GA en la optimización del diseño de antenas.

En este módulo se realiza una descripción de los métodos numéricos para la resolución de las ecuaciones de Maxwell y se detallan dos métodos de resolución de las ecuaciones de Maxwell de forma numérica (FDTD y MoM).

En este módulo se estudia el concepto y la definición de metamaterial (estructura periódica o cuasi-periódica fabricada con unas propiedades electromagnéticas controlables), se describen lo que se conoce como medios zurdos y se ilustran algunas aplicaciones de los metamateriales.

• Consulta de los recursos de aprendizaje de los que dispone la asignatura

• Recursos de aprendizaje y herramientas de apoyo

- Lectura de artículos científicos del ámbito.

- Software MATLAB para ejercicios prácticos.

- Módulos de la asignatura Antenas (material complementario).

- Módulo 2 (Parámetros S) de la asignatura Circuitos de microondas (material complementario).

• Informaciones sobre la evaluación en la UOC

La Normativa académica de la UOC dispone que el proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal del estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados.

La falta de originalidad en la autoría o el mal uso de las condiciones en las que se hace la evaluación de la asignatura es una infracción que puede tener consecuencias académicas graves.

El estudiante será calificado con un suspenso (D/0) si se detecta falta de originalidad en la autoría de alguna actividad evaluable (práctica, prueba de evaluación continua (PEC) o final (PEF), o la que se defina en el plan docente), ya sea porque ha utilizado material o dispositivos no autorizados, ya sea porque ha copiado de forma textual de internet, o ha copiado de apuntes, de materiales, manuales o artículos (sin la citación correspondiente) o de otro estudiante, o por cualquier otra conducta irregular.

La calificación de suspenso (D/0) en la evaluación continua (EC) puede conllevar la obligación de hacer el examen presencial para superar la asignatura (si hay examen y si superarlo es suficiente para superar la asignatura según indique este plan docente).

Cuando esta mala conducta se produzca durante la realización de las pruebas de evaluación finales presenciales, el estudiante puede ser expulsado del aula, y el examinador hará constar todos los elementos y la información relativos al caso.

Además, esta conducta puede dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda.

La UOC habilitará los mecanismos que considere oportunos para velar por la calidad de sus titulaciones y garantizar la excelencia y la calidad de su modelo educativo.

• Consulta del modelo de evaluación