Para desempeñar adecuadamente las funciones relativas a las aplicaciones vía radio propias de las telecomunicaciones, es necesario conocer el funcionamiento y diseño de las antenas y sistemas radiantes, y de la propagación de las ondas radioeléctricas.



La asignatura estudia de forma comparativa, por un lado, los fundamentos físicos y tecnológicos de las distintas tipologías de antenas o sistemas radiantes, y por otro, los algoritmos de propagación radioeléctrica, empleados en el despliegue profesional de los cada vez más numerosos servicios de tecnologías de la información que se basan en comunicaciones inalámbricas o wireless, como son los servicios de telefonía móvil, de radiodifusión, de radar, de localización, etc.



En la parte de sistemas radiantes, se siguen tres pasos. En primer lugar, partiendo de los fundamentos físicos de la radiación electromagnética, se caracteriza analíticamente el funcionamiento de algunas antenas elementales. A partir de este análisis, se obtienen los parámetros clave de caracterización de los sistemas radiantes, los cuales permiten el diseño o la evaluación comparativa de distintas opciones de sistemas radiantes para su integración óptima en un sistema de radiocomunicaciones. Por último, los sistemas radiantes más complejos y las agrupaciones o arrays, se analizan con el apoyo de trabajos prácticos realizados mediante paquetes software de simulación.



En la parte de propagación radioeléctrica se sigue un enfoque progresivo similar: partiendo del repaso de los fenómenos característicos de la propagación de ondas electromagnéticas a distintas frecuencias, se analizan los efectos que dichos fenómenos pueden tener sobre la señal de radiocomunicaciones, y se presentan y analizan los distintos tipos de algoritmos, tanto analíticos como estadísticos, tanto para entornos outdoor como indoor, que se emplean en el entorno profesional para la predicción de las condiciones de recepción de la señal, en la fase de planificación de los servicios de radiocomunicaciones.



La asignatura AA&P no se limita a conocimientos teóricos, sino que, mediante la realización de trabajos prácticos en proyectos de laboratorio, permite que se adquieran las competencias y conocimientos que se requieren para el análisis comparativo y el diseño de sistemas radiantes, y para el análisis comparativo y la implementación de algoritmos de predicción de la propagación radioeléctrica.

COMPETENCIAS

Las competencias que debe adquirir el alumnado en la asignatura son las siguientes:

-S03 Capacidad de análisis de componentes y sus especificaciones para sistemas de comunicaciones guiadas y no guiadas.

-S04 Capacidad para la selección de circuitos, subsistemas y sistemas de radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radioenlaces y radiodeterminación.

-S05 Capacidad para la selección de antenas, equipos y sistemas de transmisión, propagación de ondas guiadas y no guiadas, por medios electromagnéticos, de radiofrecuencia u ópticos y la correspondiente gestión del espacio radioeléctrico y asignación de frecuencias.



Por otro lado, las competencias Generales de la titulación que se desarrollan en la asignatura son:

-G003 (Específica): Conocimiento de materias básicas y tecnologías que capacite al alumnado para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

-G004 (Transversal): Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética y profesional de la actividad de Ingeniería Técnica de Telecomunicación.





RESULTADOS DE APRENDIZAJE

El alumnado deberá adquirir los resultados de aprendizaje siguientes:

-RA01: Identifica los parámetros fundamentales que definen las propiedades de las antenas en general y de cada una de las familias de sistemas radiantes, en particular, tanto para su análisis como para su diseño como elementos de los sistemas radioeléctricos.

-RA02: Selecciona el tipo o tipos de antena adecuados, a partir de sus especificaciones, para cumplir con los requisitos de los distintos sistemas de comunicaciones en los que se requiere su uso.

-RA03: Certifica el rendimiento y el funcionamiento de los sistemas radiantes empleando software de simulación e instrumentos de medida; procesa y analiza de manera correcta los datos obtenidos.

-RA04: Conoce y aplica los conceptos relacionados con los mecanismos de propagación radioeléctrica así como los algoritmos de predicción determinísticos y empíricos, en distintos entornos de despliegue de sistemas de radiocomunicaciones, tanto outdoor como indoor, para evaluar la disponibilidad de los servicios asociados, en su fase de planificación.

-RA05: Expresa de forma fluida, tanto escrita como oral con apoyo visual, tanto individualmente como parte de un trabajo en equipo, los procedimientos, resultados y conclusiones derivadas de los resultados de aprendizaje anteriormente descritos.

PROGRAMA DE ANTENAS Y PROPAGACION

Tema 1

-Bandas de frecuencias y tipos de antenas.

-Parámetros de las antenas: impedancia de entrada, eficiencia, diagrama de radiación, polarización.



Tema 2

-Fundamentos de la radiación electromagnética. Regiones de radiación.

-Antenas de hilo: dipolos, monopolos, antenas de cuadro, antena yagi, antena log-periódica.

-Agrupaciones de antenas.



Tema 3

-Antenas helicoidales.

-Antenas de apertura.

-Antenas de ranura.

-Bocinas.

-Reflectores.



Tema 4

-Propagación en exteriores: fenómenos de propagación, modos de propagación, entornos, métodos de predicción y clasificación.

-Modelos de propagación analíticos: modelo de un rayo y Fórmula de Friis, modelo de dos rayos.

-Módelos de propagación determinísticos: difracción; atenuación por gases, hidrometeoros y clutter.

-Métodos de predicción determinísticos: Ray tracing, Ikegami e ITU-R.



Tema 5.

-Modelos de propagación empíricos: log-distance, modelos de entorno específico.

-Propagación en interiores: ITU-R, COST 231, picoceldas.







PRÁCTICAS DE LABORATORIO

1) Procedimientos para la caracterización de antenas. Medidas: diagrama de radiación, Directividad, S21, S11 e impedancia.



2) Análisis y síntesis de distintos tipos de antenas. Diseño y simulación.



3) Implementación de un modelo de propagación y verificación por comparativa con medidas.

Durante las horas de clase magistrales se explicará la teoría de cada tema de la materia, mediante pizarra y transparencias.

En las prácticas de aula, se efectuará la resolución de problemas, tanto en pizarra como en aplicaciones de diseño por ordenador. Esto supondrá la base de los conocimientos a aplicar en las horas de laboratorio.

Las prácticas de laboratorio se efectuarán en grupos de dos a tres personas, teniendo que entregar la documentación pertinente de los resultados y presentarlos para su evaluación por parte del profesorado.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que lxs estudiantes serán informadxs puntualmente.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 60
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 40

La nota global de la asignatura está dividida en dos partes:

- 60 % de la nota global: evaluación del examen escrito.

- 40 % de la nota global: evaluación de las prácticas de laboratorio. Este proceso de evaluación incluye tanto la evaluación del trabajo individual como en grupo.



Para responder a las preguntas de test no está permitido el uso de ningún aparato electrónico como calculadoras, teléfonos móviles, smartwatches, etc. En el resto, sólo está permitido el uso de calculadoras.



Para aprobar la asignatura es necesario:

- Obtener una puntuación igual o superior a 5 puntos sobre 10 en el examen escrito

y

- obtener una puntuación igual o superior a 5 puntos sobre 10 en las prácticas de laboratorio.



Si no se verifica algunos de estos requisitos, se tomará como nota final la nota obtenida en la parte no aprobada.



Evaluación del examen escrito:

- Solo evaluación final.

* Examen escrito en la hora oficial de celebración de la prueba de evaluación final: colección de problemas y/o cuestiones.



Evaluación de las prácticas de laboratorio:

- Evaluación continua:

* Presentaciones realizadas por los grupos de trabajo del laboratorio sobre el trabajo realizado en las prácticas. Cada práctica recibirá una calificación de 0 a 10, y el valor de cada una de esas calificaciones corresponderá a un tercio del total de la puntuación final de las prácticas de laboratorio.

Una vez finalizada la presentación de un grupo, habrá un turno de preguntas en el que cada uno del resto de los grupos deberán formular al menos una pregunta. En caso contrario, todas las personas integrantes del grupo serán penalizadas con un punto negativo, sobre 10, en la evaluación de esa práctica por cada pregunta no realizada. El turno de preguntas concluirá con las observaciones y preguntas del profesorado referentes tanto al contenido técnico como a aspectos formales de la presentación. Las conclusiones de estas observaciones y preguntas constituirán el núcleo para la calificación de la práctica, plasmadas en una rúbrica. Esta rúbrica será previamente publicada para que sea accesible al alumnado antes de la evaluación. También, tras concluir la evaluación de cada práctica, se hará llegar a cada persona interesada las puntuaciones de la evaluación de la práctica, realizada conforme a la rúbrica, tanto individuales como de su grupo, con sus correspondientes justificaciones y explicaciones, y un conjunto de observaciones y mejoras generales para todo el alumnado de la clase.





* El/la alumno/a tiene derecho a renunciar a la evaluación continua de acuerdo con el procedimiento y plazos establecidos en el Artículo 8.3 de la Normativa de Evaluación del Alumnado de la UPV/EHU. Pasaría entonces a ser evaluado/a mediante el sistema de evaluación final: para ello, debe presentar por escrito la renuncia a la evaluación continua, para lo que dispone de un plazo de 9 semanas, a contar desde el comienzo del cuatrimestre.

- Evaluación final adicional:

* Examen de las prácticas de tipo test tras el primer examen escrito (en la fecha oficial de la prueba de evaluación final).

* Individual.



Renuncia: la no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes supondrá la renuncia automática a la convocatoria ordinaria y la calificación de NP





En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que lxs estudiantes serán informadxs puntualmente.

La nota global de la asignatura está dividida en dos partes:

- 60 % de la nota global: evaluación del examen escrito.

- 40 % de la nota global: evaluación de las prácticas de laboratorio. Este proceso de evaluación incluye tanto la evaluación del trabajo individual como en grupo.



Para responder a las preguntas de test no está permitido el uso de ningún aparato electrónico como calculadoras, teléfonos móviles, smartwatches, etc. En el resto, sólo está permitido el uso de calculadoras.





Para aprobar la asignatura es necesario:

- Obtener una puntuación igual o superior a 5 puntos sobre 10 en el examen escrito

y

- obtener una puntuación igual o superior a 5 puntos sobre 10 en las prácticas de laboratorio.



Si no se verifica algunos de estos requisitos, se tomará como nota final la nota obtenida en la parte no aprobada.







Evaluación del examen escrito:

- Alumnos/as que en la convocatoria ordinaria obtuvieron una puntuación igual o superior a 5 puntos sobre 10 en el examen escrito:

* Posibilidad de mantener la nota del examen escrito de la convocatoria ordinaria sin tener que volver a hacer el examen escrito.

- Alumnos/as que no cumplen la condición anterior:

* Examen escrito en la hora oficial de celebración de la prueba de evaluación final: colección de problemas y/o cuestiones.



Evaluación de las prácticas de laboratorio:

- Alumnos/as que en la convocatoria ordinaria obtuvieron una puntuación igual o superior a 5 puntos sobre 10 en las prácticas de laboratorio:

* Posibilidad de mantener la nota de las prácticas de laboratorio de la convocatoria ordinaria sin tener que hacer el examen práctico.

- Alumnos/as que no cumplen la condición anterior:

* Examen práctico tipo test tras el examen escrito (en la fecha oficial de la prueba de evaluación final).



Renuncia: la no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes supondrá la renuncia automática a la convocatoria extraordinaria y la calificación de NP.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que lxs estudiantes serán informadxs puntualmente.

Todo el material está disponible en la plataforma online de enseñanza eGela:
- Transparencias PowerPoint trabajadas durante las clases magistrales.
- Enunciados correspondientes a los ejercicios trabajados durante las prácticas de aula.
- Manuales de las prácticas de laboratorio.


Los entregables se harán accesibles por medio de la plataforma online.

Bibliografía básica

C. A. Balanis, "Antenna Theory: Analysis and Design," John Wiley & Sons, 2016



C. A. Balanis, "Modern Antenna Handbook," John Wiley & Sons, 2008



W. L. Thiele y G. A. Stutzman, "Antenna Theory and Design," John Wiley & Sons, 2013



J. D. Kraus, "Antennas for all applications," McGraw-Hill, 2003.



Todos ellos están disponibles en la biblioteca del centro.

Bibliografía de profundización

R. E. Collin, "Antennas and Radiowave Propagation," McGraw-Hill, 1985.
S. J. Orfanidis, "Electromagnetic Waves and Antennas," http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/
J. Bolton, "An introduction to Maxwell's Equations," Open University, 2006.
J. Bolton, "Electromagnetic Fields," Open University, 2006.
J. Bolton, "Electromagnetic Waves," Open University, 2006.
D. M. Pozar, "Microwave Engineering," Addison Wesley, 2002.

Revistas

IEEE Transactions on Antennas & Propagation.
IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters.
IEEE Antennas & Propagation Magazine.
Microwaves and RF.

Direcciones web

Existen en internet programas en versiones de evaluación para estudiantes que a lo largo del curso serán utilizadas:
MMANA-GAL: https://hamsoft.ca/pages/mmana-gal.php
Antenna Magus: https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/antenna-magus/
TICRA GRASP: https://www.ticra.com/software/grasp/

También son de interés algunas apps online gratuitas para el análisis de ciertos tipos de antenas:
-Dipolos: https://www.omnicalculator.com/physics/dipole
-Arrays de antenas: https://antennaarraycalculator.blogspot.com/p/calculator.html
-Antenas de bocina: https://hornantennacalculator.blogspot.com/p/calculator.html