| Diseño y aplicaciones de antenas | Código: M1.606 : 5 |
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 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.
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.
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
Cumplir los requisitos mínimos de matrícula de la asignatura Diseño y aplicaciones de antenas pasa por haber superado previamente la asignatura Antenas.
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.
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.
- 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).
El proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal de cada estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados.
La falta de autenticidad en la autoría o de originalidad de las pruebas de evaluación; la copia o el plagio; el intento fraudulento de obtener un resultado académico mejor; la colaboración, el encubrimiento o el favorecimiento de la copia, o la utilización de material o dispositivos no autorizados durante la evaluación, entre otras, son conductas irregulares que pueden tener consecuencias académicas y disciplinarias graves.
Por un lado, si se detecta alguna de estas conductas irregulares, puede comportar el suspenso (D/0) en las actividades evaluables que se definan en el plan docente - incluidas las pruebas finales - o en la calificación final de la asignatura, ya sea porque se han utilizado materiales o dispositivos no autorizados durante las pruebas, como redes sociales o buscadores de información en internet, porque se han copiado fragmentos de texto de una fuente externa (internet, apuntes, libros, artículos, trabajos o pruebas del resto de estudiantes, etc.) sin la correspondiente citación, o porque se ha practicado cualquier otra conducta irregular.
Por el otro, y de acuerdo con las normativas académicas, las conductas irregulares en la evaluación, además de comportar el suspenso de la asignatura, pueden dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y a la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda.
La UOC se reserva la potestad de solicitar al estudiante que se identifique o que acredite la autoría de su trabajo a lo largo de todo el proceso de evaluación por los medios que establezca la universidad (síncronos o asíncronos). A estos efectos, la UOC puede exigir al estudiante el uso de un micrófono, una cámara u otras herramientas durante la evaluación y que este se asegure de que funcionan correctamente.
La verificación de los conocimientos para garantizar la autoría de la prueba no implicará en ningún caso una segunda evaluación.
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Puedes superar la asignatura a través de dos vías:
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