FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
Programa de la Asignatura: ANTENAS Y PROPAGACIÓN Clave: 1720 Núm. de créditos: 10 Carrera: ING. EN TELECOMUNICACIONES Duración del curso: Semanas: 16 Horas: 96 Semestre: 8º Horas a la semana: Teoría: 4 Obligatoria: SI Prácticas: 2 Optativa: OBJETIVO DEL CURSO El alumno comprenderá el fenómeno de radiación de ondas electro- magnéticas y lo empleará para el análisis y diseño de antenas, así también identificará las difernetes formas en que se propagan las ondas electromagnéticas al viajar éstas desde una antena transmisora hasta una antena receptora. TEMAS Núm: Nombre: Horas I. PARAMETROS FUNDAMENTALES DE ANTENAS. 6 II. TEORIA DE LA RADIACION. 4 III. ANTENAS LINEALES. 8 IV. IMPEDANCIAS PROPIAS Y MUTUAS DE ELEMENTOS Y ARREGLOS LINEALES. 8 V. ARREGLOS LINEALES. 8 VI. CONSIDERACIONES PRACTICAS PARA DIPOLOS. 4 VII. OTROS TIPOS DE ANTENAS. 6 VIII. INTRODUCCION A LAS ANTENAS DE APERTURA. 8 XI. PROPAGACION DE ONDAS TERRESTRES. 6 X. PROPAGACION DE ONDAS TROPOSFERICAS E IONOSFERICAS. 6 ______ 64 PRACTICAS DE LABORATORIO. 32 ______ 96 ASIGNATURAS ANTECEDENTES : CAMPOS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ASIGNATUAS CONSECUENTES : MICROONDAS Y SATÉLITES RADIODIFUSIÓN REDES DE TELEINFORMÁTICA SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS I. PARAMETROS FUNDAMENTALES DE ANTENAS. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno conocerá los principales parámetros que se emplean para caracterizar una antena. CONTENIDO: I.1 Introducción. I.1.1 Tipos de antenas. I.1.2 Mecanismos de radiación. I.1.3 Distribución de corriente en una antena delgada de alambre. I.2 Patrones de radiación. I.2.1 Isotrópico. I.2.2 Direccional. I.2.3 Omnidirecional. I.2.4 Patrones principales. I.2.5 Lóbulos en los patrones de radiación. I.2.6 Regiones del campo. I.3 Densidad de potencia de radiación. I.4 Intensidad de radiación. I.5 Directividad. I.6 Ganancia. I.7 Eficiencia de la antena. I.8 Ancho de haz de media potencia. I.9 Eficiencia del haz. I.10 Ancho de banda. I.11 Polarización. I.12 Impedancia de entrada. I.13 Eficiencia de radiación de la antena. I.14 Apertura efectiva, de esparcimiento, de pérdida y de colección. I.15 Apertura física y eficiencia de apertura. I.16 Directividad y máxima apertura efectiva. I.17 Altura efectiva. I.18 Ecuación de transmisión de Friis. I.19 Temperatura de la antena. II. TEORIA DE LA RADIACION. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno comprenderá la teoría básica de la radiación electromagnética. CONTENIDO: II.1 Ecuaciones de Maxwell y funciones potenciales. II.2 Mecanismos de radiación. II.3 Radiación a partir de una corriente. II.4 Radiación y propagación de los campos electromagnéticos de las antenas. II.5 Expresiones generales de los campos radiados por antenas. II.6 Distribuciones unidimensionales. II.7 Elemento de corriente o dipolo eléctrico. II.8 Impedancia intrínseca del medio. II.9 Potencia radiada. III. ANTENAS LINEALES. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno comprenderá las características de una antena lineal. CONTENIDO: III.1 Dipolo infinitesimal. III.2 Dipolo corto. III.3 Regiones de los campos de un dipolo corto. III.4 Dipolos de longitud finita (de un cuarto de longitud de onda, de media longitud de onda, de tres cuartos de longitud de onda ). III.5 Distribución de corrientes, campos radiados, densidad de potencia, intensidad de radiación y resistencia de radiación de un dipolo de longitud finita. III.6 Dipolo de media longitud de onda. III.7 Dipolo doblado. III.8 La antena monopolo. IV. IMPEDANCIAS PROPIAS Y MUTUAS DE ELEMENTOS Y ARREGLOS LINEALES. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno calculará la impedancia de una antena y las impedancias que aparecen en una antena lineal o en diferentes configuraciones de antenas. CONTENIDO: IV.1 La impedancia de entrada de una antena. IV.2 La antena como elemento de un circuito. IV.3 Teorema de reciprocidad de antenas. IV.4 Impedancia propia de una antena lineal. IV.5 Impedancia mutua de diferentes configuraciones de antenas: dos antenas lineales paralelas, antenas paralelas lado a lado, antenas paralelas colineales, antenas paralelas en escalera, etc. V. ARREGLOS LINEALES. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno establecerá arreglos de antenas para que produzcan un patrón de radiación deseado. CONTENIDO: V.1 Introducción. V.2 El campo lejano de una hoja de corriente bidimensional. V.3 Arreglos de antenas como una apertura bidimensional: principio de multiplicación de patrones, arreglo de N elementos lado a lado, arreglo de N elementos y arreglos planares. V.4 Factor de arreglo de arreglos espaciados uniformemente. V.5 Arreglos uniformes (broadside y endfire). V.6 Arreglo de dos elementos dipolo de media longitud de onda, alimentado con corrientes iguales en fase. V.7 Arreglo de dos elementos dipolo de media longitud de onda, alimentado con corrientes iguales de fases opuestas. V.8 El factor de arreglo como un polinomio. V.9 Arreglo binomial. V.10 Arreglo de Chebyshev. V.11 Síntesis de patrones. V.12 Antenas de arreglos parásitos. V.12.1 Antena Yagi Uda. V.12.2 Antena Yagi con reflector de esquina. V.12.3 Antena Yagi de polarización circular. VI. CONSIDERACIONES PRACTICAS PARA DIPOLOS. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno comprenderá algunos aspectos prácticos que hay que tomar en consideración en el diseño, construcción e instalación de antenas tipo dipolo. CONTENIDO: VI.1 Longitud de un dipolo resonante. VI.2 Ancho de banda y Q de la antena. VI.3 Métodos de alimentación de un dipolo. VI.3.1 Principios generales. VI.3.2 Métodos de acoplamiento. VI.3.3 Dispositivos de balanceo. VI.4 Efectos de tierra. VI.4.1 Observaciones generales. VI.4.2 Tierra perfectamente conductora. VI.4.3 Tierra imperfecta. VII. OTROS TIPOS DE ANTENAS. ANTECEDENTES: Incluídos en esta asignatura. OBJETIVO: El alumno identificará las características de algunas de las antenas más comunes. CONTENIDO: VII.1 Antenas de dipolos cruzados. VII.2 Antenas de lazo. VII.3 Antenas de banda ancha. VII.3.1 Antena helicoidal. VII.3.2 Arreglo Yagi-Uda de banda ancha. VII.4 Antenas de ondas viajera. VII.4.1 Antena de alambre largo. VII.4.2 Antena rómbica. VII.4.3 Antena V. VII.4 Antenas independientes de la frecuencia. VII.4.1 Teoría. VII.4.2 Antena espiral: plana y cónica. VII.4.3 Antena logarítmica periódica. VIII. INTRODUCCION A LAS ANTENAS DE APERTURA. ANTECEDENTES: Incluídos en esta asignatura. OBJETIVO: El alumno comprenderá el concepto de antena de apertura y analizará algunos tipos de estas antenas. CONTENIDO: VIII.1 Antenas de apertura. VIII.2 Antenas tipo corneta. VIII.3 Antenas de reflector parabólico. VIII.4 Antenas de ranura. IX. PROPAGACION DE ONDAS TERRESTRES. ANTECEDENTES: Campos y Ondas Electromagnéticas. OBJETIVO: El alumno comprenderá los efectos producidos por la superficie terrestre en la propagación de ondas electromagnéticas y cómo influyen éstos en los sistemas de comunicaciones. CONTENIDO: IX.1 Trayectorias de propagación de las ondas radiadas por una antena. IX.2 Reflexión sobre una superficie plana. IX.3 Propagación de ondas de espacio. IX.4 Antenas localizadas sobre una tierra plana. IX.5 Antenas localizadas sobre una tierra esférica. IX.6 Propagación de ondas de superficie. IX.7 Inclinación de la onda de superficie. X. PROPAGACION DE ONDAS TROPOSFERICAS E IONOSFERICAS. ANTECEDENTES: Incluídos en esta asignatura. OBJETIVO: El alumno comprenderá los efectos producidos por la tropósfera y la ionósfera en la propagación de ondas electromagnéticas y como influyen en los sistemas de comunicaciones. CONTENIDO: X.1 Propagación troposférica. X.1.1 Refracción troposférica. X.1.2 Atenuación troposférica. X.1.3 Esparcimiento troposférico. X.2 Propagación ionosférica. X.2.1 La ionósfera. X.2.2 Indice de refracción y conductividad efectiva de la ionósfera. X.2.3 Reflexión y refracción de la ionósfera. X.2.4 Variaciones de la ionósfera. X.2.5 Atenuación ionosférica. X.2.6 Efectos del campo magnético terrestre. X.2.7 Rotación de Faraday. X.2.8 Otros fenómenos ionosféricos. 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) Trabajo de investigación (x) Prácticas de taller o laboratorio (x) Prácticas de campo ( ) Otras: Utilización de paquetes de simulación de computadoras BIBLIOGRAFIA TEXTOS BASICOS Temas de la materia para los que se mienda: BALANIS, C. A. Todos "Antenna Theory:Analysis and Design" Harper and Row E.E.U.U., 1982. KRAUS, John D. Todos "Antennas." Mc Graw Hill Book Co., 2a. ed. E.E.U.U., 1988. R. S. Elliot. Todos "Antenna Theory and Design" Prentice Hall Inc. E.E.U.U., 1987. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA COLLIN, R. E. Todos "Antennas and Radiowave Propagation." Mc Graw Hill Book Co. E.E.U.U., 1985. MILLIGAN, Thomas A. Todos "Modern Antenna Design." Mc Graw Hill Book Co. E.E.U.U., 1985. WEEKS, Walter L. Todos "Antenna Engineering." Mc Graw Hill Book Co. E.E.U.U., 1986. Jordan, E. C. and Balmain, K. G. Todos "Electromagnetic Waves and Radiating Systems." Prentice Hall Inc. E.E.U.U., 1968.