FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
Programa de la Asignatura: LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Clave: 1615 Núm. de créditos: 10
Carrera: ING. EN TELECOMUNICACIONES
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 96
Semestre: 7º
Horas a la semana:
Teoría: 4 Obligatoria: SI
Prácticas: 2 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno comprenderá los conceptos y parámetros asociados a las
diversas estructuras conductoras y dieléctricas que se emplean para
guiar ondas electromagnéticas de un lugar a otro y conocerá las aplica-
ciones de estas en los sistemas de comunicaciones.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I. INTRODUCCION AL CONCEPTO DE LINEAS DE TRANSMISION
Y DE GUIA DE ONDAS. MODOS TEM, TE Y TM. 6
II. LINEAS DE TRANSMISION DE DOS CONDUCTORES. 12
III. CARACTERISTICAS DE LINEAS DE TRANSMISION PRACTICAS. 4
IV. GUIAS DE ONDAS CONDUCTORAS. 12
V. CARACTERISTICAS DE GUIAS DE ONDA PRACTICAS. 4
VI. BARRA DIELECTRICA GUIAONDA. 10
VII. LINEAS DE CINTA Y MICROCINTA. 4
VIII. ONDAS GUIADAS POR CILINDROS DIELECTRICOS Y
FIBRAS OPTICAS. 8
IX. CARACTERISTICAS DE FIBRAS OPTICAS PRACTICAS. 4
______
64
PRACTICAS DE LABORATORIO. 32
______
96
ASIGNATURAS ANTECEDENTES OBLIGATORIAS :
CAMPOS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
ASIGNATURAS ANTECEDENTES :
ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
ÓPTICA
ASIGNATURAS CONSECUENTES :
COMUNICACIONES OPTICAS
DISPOSITIVOS DE MICROONDAS
REDES DE TELEINFORMÁTICA
TELEFONÍA
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. INTRODUCCION AL CONCEPTO DE LINEAS DE TRANSMISION Y DE
GUIA DE ONDAS. MODOS TEM, TE Y TM.
ANTECEDENTES:
Campos y Ondas Electromagnéticas.
OBJETIVO:
El alumno relacionará las líneas de transmisión con
los sistemas guía ondas y conocerá las diversas
formas en que se pueden distribuir los campos
electromagnéticos (modos) en las líneas de transmisión
o guías de onda.
CONTENIDO:
I.1 El concepto de línea de transmisión y de guía de
ondas.
I.2 Las ecuaciones de Maxwell y las ecuaciones de onda
en estructuras para guiar ondas.
I.3 El concepto de modos. Relaciones para los modos
TE, TM y TEM.
II. LINEAS DE TRANSMISION DE DOS CONDUCTORES.
ANTECEDENTES:
Análisis de Circuitos Eléctricos.
Campos y Ondas Electromagnéticas.
OBJETIVO:
El alumno conocerá las técnicas de análisis para las
líneas de transmisión de dos conductores y comprenderá
los conceptos y parámetros de las líneas obtenidas de
estas técnicas.
CONTENIDO:
II.1 Técnicas de análisis: electromagnético y modelado
como circuito.
II.2 Ondas TEM en líneas de transmisión de dos
conductores.
II.2.1 Los campos en el modo TEM.
II.2.2 Impedancia de onda y constante de
propagación en el modo TEM.
II.2.3 Ondas de voltaje y de corriente.
Impedancia característica.
II.2.4 Parámetros de una línea de transmisión,
suponiendo conductores perfectos.
II.2.5 Modelo como circuito de una línea de
transmisión con conductores perfectos.
II.2.6 Parámetros de una línea de transmisión,
considerando conductores reales.
II.3 Análisis de una línea de transmisión como un
circuito.
II.3.1 Líneas con parámetros uniformemente
distribuidos.
II.3.2 Voltajes y corrientes a lo largo de
una línea infinita.
II.3.3 Ondas estacionarias.
II.3.4 La impedancia de entrada de una línea
en una línea terminada: en corto circuito,
en circuito abierto y en una carga arbitraria.
II.3.5 La matriz de transmisión.
II.3.6 Expresiones para el voltaje y la
corriente en términos de las condiciones
en los extremos terminales.
II.3.7 Líneas con pérdidas bajas.
II.3.8 El transformador de un cuarto de longitud
de onda.
II.3.9 Líneas de media longitud de onda.
II.3.10 Reactancias presentadas por líneas en
corto circuito o en circuito abierto.
II.3.11 Resonadores en línea de transmisión.
II.3.12 Transitorios en líneas.
II.3.13 Teoría de la reflexión para líneas sin
pérdidas con ondas sinusoidales en estado
estable.
II.3.14 La carta Smith: manejo y aplicaciones.
II.3.15 Acoplamiento de impedancias mediante stubs.
II.3.16 VSWR y potencia.
III. CARACTERISTICAS DE LINEAS DE TRANSMISION PRACTICAS.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno identificará las principales características
de las líneas de trasmisión más empleadas en los
sistemas de comunicaciones.
CONTENIDO:
III.1 Líneas particulares.
III.1.1 Par de alambres.
III.1.2 Un solo alambre con plano de tierra.
III.1.3 Par de alambres con plano de tierra.
III.1.4 Coaxial.
III.2 Cables telefónicos de frecuencias de voz.
III.3 Cables coaxiales.
III.3.1 Cables coaxiales para troncales
telefónicas.
III.3.2 Cables coaxiales submarinos.
III.3.3 Cables coaxiales flexibles y semi-rígidos
para radiofrecuencia.
III.4 Línea abierta.
III.5 Línea gemela.
III.6 Línea blindada balanceada.
IV. GUIAS DE ONDAS CONDUCTORAS.
ANTECEDENTES:
Campos y Ondas Electromagnéticas.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá como tubos de material conductor
con secciones transversales rectangulares y circulares
(guías de onda) puede ser empleados para guiar ondas
electromagnéticas, así también comprenderá las caracte-
rísticas de propagación de las ondas dentro de estos
elementos y su importancia dentro de los sistemas de
comunicaciones de microondas.
CONTENIDO:
IV.1 Introducción.
IV.1.1 Línea de transmisión de placas paralelas.
Onda principal.
IV.1.2 Modos TE (transversal-eléctrico) y
TM (transversal-magnético).
IV.2 Guías de onda rectangulares.
IV.2.1 Modos TE (transversal-eléctrico).
IV.2.2 Modos TM (transversal-magnético).
IV.2.3 Modo dominante TE.
IV.2.4 Densidad de potencia y potencia.
IV.2.5 Atenuación: pérdidas de conducción (óhmicas),
pérdidas dieléctricas.
IV.2.6 Acoplamientos para máxima transferencia de
energía de fuente a guía de onda y de guía
de onda a detector.
IV.3 Cavidades resonantes rectangulares.
IV.3.1 Modos TE (transversal-eléctrico).
IV.3.2 Modos TM (transversal-magnético).
IV.4 Guías de onda circulares.
IV.4.1 Modos TE (transversal-eléctrico).
IV.4.2 Modos TM (transversal-magnético).
IV.4.3 Densidad de potencia y potencia.
IV.4.4 Atenuación.
IV.4.5 Acoplamiento para máxima transferencia de
potencia de fuente a guía de onda y de
guía de onda a detector.
IV.5 Cavidades resonantes circulares.
IV.5.1 Modos TE (transversal-eléctrico).
IV.5.2 Modos TM (transversal-magnético).
IV.5.3 Factor de calidad Q.
V. CARACTERISTICAS DE GUIAS DE ONDA PRACTICAS.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno conocerá las principales características y
estándares de las guías de onda empleadas en los
sistemas de comunicaciones de microondas.
CONTENIDO:
V.1 Guías de onda rectangulares prácticas. Estándares
para guías de onda rectangulares: dimensiones,
márgenes de frecuencia, designación de banda,
atenuación, capacidad de potencia y material de
construcción.
V.2 Guías de onda circulares prácticas. Estándares para
guías de onda circulares.
V.3 Guías de onda elípticas y acanaladas.
V.4 Circuitos de guías de onda.
V.4.1 Terminología equivalente de líneas de
transmisión.
V.4.2 Amplitudes de onda compleja.
V.4.3 Parámetros de dispersión.
V.4.4 Algunas propiedades de los parámetros de
dispersión.
V.4.5 Elementos de impedancia en guía de onda:
iris y poste.
V.5 Componentes en guía de onda.
VI. BARRA DIELECTRICA GUIAONDA.
ANTECEDENTES:
Campos y Ondas Electromagnéticas.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá cómo una barra de material dieléctrico
puede ser empleada para guiar ondas electromagnéticas y reconocerá la
importancia de este fenómeno en las fibras ópticas y la óptica integrada.
CONTENIDO:
VI.1 Métodos de análisis: Modal y por rayos.
VI.2 Análisis modal.
VI.2.1 Modos TM: TM pares y TM nones.
VI.2.2 Solución gráfica.
VI.2.3 Modos TE: TE pares y TE nones.
VI.2.4 Solución gráfica.
VI.3 Análisis por rayos.
VI.3.1 Consideraciones para el análisis.
VI.3.2 E paralelo al plano de incidencia (modo TM).
VI.3.3 E perpendicular al plano de incidencia
(modo TE).
VI.4 Plano de tierra cubierto con un dieléctrico como
guía de ondas.
VI.5 Importancia de las barras dieléctricas en la
óptica integrada.
VII. LINEAS DE CINTA Y MICROCINTA.
ANTECEDENTES:
Campos y Ondas Electromagnéticas.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá la estructura y los parámetros de las
líneas de cinta y microcinta y reconocerá la importancia de estas líneas en
los circuitos integrados y antenas de microondas.
CONTENIDO:
VII.1 Geometría de la línea de cinta y la microcinta.
VII.2 Características y parámetros de las líneas de cinta.
VII.3 Características y parámetros de las microcintas.
VII.4 Comparación de las líneas de cinta y microcintas con
otras líneas de transmisión.
VII.5 Importancia de las microcintas en circuitos
integrados y antenas de microondas.
VIII. ONDAS GUIADAS POR CILINDROS DIELECTRICOS Y FIBRAS OPTICAS.
ANTECEDENTES:
Campos y Ondas Electromagnéticas.
Optica.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá las características de propagación
de las ondas electromagnéticas cuando éstas son guiadas
dentro de una barra dieléctrica cilíndrica, y emplear
estas características en el estudio de la propagación
de ondas luminosas en fibras ópticas.
CONTENIDO:
VIII.1 Cílindro dieléctrico como guía de ondas.
VIII.1.1 Modos híbridos.
VIII.1.2 Modos HE y EH.
VIII.1.3 Modo dominante.
VIII.2 Resonador dieléctrico circular.
VIII.2.1 Modos TE.
VIII.2.2 Modos TM.
VIII.3 Fibras ópticas.
VIII.3.1 Estructura de las fibras ópticas.
VIII.3.2 Fibra óptica de índice escalonado.
VIII.3.3 Apertura numérica.
VIII.3.4 Modos LP.
VIII.3.5 Fibra monomodo.
VIII.3.6 Atenuación.
VIII.3.7 Dispersión material y multimodo.
VIII.3.8 Fibras de índice gradual.
VIII.3.9 Lanzamiento de ondas hacia la fibra.
VIII.3.10 Acoplamiento de modos.
IX. CARACTERISTICAS DE FIBRAS OPTICAS PRACTICAS.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno conocerá las principales características de
las fibras ópticas y de los cables de fibras ópticas
empleados en los sistemas de comunicaciones.
CONTENIDO:
IX.1 Características de los materiales para la
construcción de fibras ópticas.
IX.2 Características de fibras y cables de fibras
ópticas.+
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X)
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas (X)
Lecturas obligatorias (X) Otros:
Trabajo de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio(X)
Prácticas de campo ( )
Otras: Utilización de paquetes de
simulación en computadora
BIBLIOGRAFIA
TEXTOS BASICOS Temas de la materia para los que se recomienda:
Balanis, Constantine A. IV, V, VI, VII, VIII
"Advanced enginnering electromagnetics"
John Wiley and Sons
1989
Sanders, K. F. y Reed G. A. L. II, IV, V, VII
"Transmission and propagation of electromagnetic waves"
Cambridge University Press.
1984
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
Diament, Paul II, IV, VI, VIII
"Wave transmission and fiber optics"
Macmillan Publishing Company
1990
John, Carl T. I, II, III
"Engineering electromagnetic fields and waves"
John Wiley and Sons
1988
Rao, Nannapaneni Narayana II, III
"Elements of enginnering electromagnetics"
Prentice Hall Inc.
1991
Sinnema, William II, III, V, IX
"Electronic transmission technology lines, waves and antennas"
Prentice Hall Inc.
1988