Electrónica Analógica de Comunicaciones

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
ASIGNATURA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
Electrónica Analógica de Comunicaciones.
SEMESTRE: Octavo.
OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará y diseñará circuitos de electrónica analógica aplicables a
comunicaciones y procesamiento de voz y datos, acorde con las normas que enmarca el Instituto de
Ingeniería Eléctrica y Electrónica así como la Unión Internacional de Telecomunicaciones.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.- Diseño de Filtros Activos, Pasivos y Rede de Acoplamiento.
II.- Osciladores y Circuitos Enclavados en Fase ( PLL).
III.- Mezcladores de Radio Frecuencia (RF) y de Frecuencia Intermedia (FI).
IV.- Amplificadores de Alta y Baja Potencia.
METODOLOGÍA:
Búsqueda de información por parte del alumno asesorado por el profesor.
Integración de equipos de trabajo de alumnos para la realización de prácticas y ejercicios.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas por parte del profesor.
Realización de proyectos acorde con cada una de las unidades temáticas
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y mapas conceptuales por parte del alumno.
Prácticas de los alumnos en los laboratorios, supervisados y coordinados por el profesor.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Tres exámenes departamentales (60 %) haciendo un promedio final con las prácticas (10%), tareas, temas de
consulta en forma grupal o individual (10%) , realización de proyectos por cada unidad por parte del alumno
(20 %).
BIBLIOGRAFÍA:
1.- Adel ,S. Sedra, Kenneth, C. Smith Circuitos Microelectrónicos, Oxford 1998, USA. 1237 pàg.
2.- C.J. Savant, Jr Martin S. Roden, Gordon L. Carpenter, Diseño Electrónico, Addison Wesley,
Iberoamericana 2002, 1024 pág.
3.- David M. Pozar, Microwave an RF Design of Wireless Systems , John Wiley & Sons Inc. USA, 2002, 1024
pág.
4.-. Kenneth K. Clarke Donald T. Hess Communication Circuits Analysis and Design. Addison Wesley, USA.
2000, 850 pág.
5.- Lawrence P. Huelsman, Active and Passive Analog Filter Design an Introduction, Mc Graw Hill Int, 1993,
480 pág.
6.-www.itu. org
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica.
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones
y Electrónica.
OPCIÓN:.Comunicaciones.
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Ingeniería en
Comunicaciones y Electrónica.
ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones.
SEMESTRE: Octavo.
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto del 2006.
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico Práctica/Optativa
MODALIDAD: Escolarizada.
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA:
54.0
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0
HRS/TOTALES:
81.0
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Las Academias de Comunicaciones
POR: Comisión de Planes y
Programas de Estudio del Consejo General
Consultivo del IPN.
AUTORIZADO
de la ESIME
Culhuacan y Zacatenco.
REVISADO POR: Las Subdirecciones Académicas.
APROBADO POR: Los Consejos Técnicos Consultivos
Escolares de la ESIME Culhuacan y Zacatenco.
Ing. Ernesto Mercado Escutia.
M. en C. Jesús Reyes García.
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DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones.
CLAVE
HOJA: 2 DE 8
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Esta asignatura es esencial para el Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica, ya que define la metodología
para el diseño de filtros pasivos, activos, osciladores, circuitos de fase enclavada, mezcladores de radio
frecuencia y circuitos de frecuencia intermedia.
Constituyendo adicionalmente las bases para los sistemas de comunicación actuales como es la transmisión
de datos y voz en redes de banda ancha, sistemas satelitales, de telefonía, asimismo integra los
conocimientos adquiridos en Circuitos II, Electrónica III, Comunicaciones Analógicas, Comunicaciones
Digitales,.
Asignaturas antecedentes : Comunicaciones Analógicas, Comunicaciones Digitales, Procesamiento Digital de
Señales.
Asignaturas Colaterales : Sistemas de Comunicaciones por Medio de Fibra Óptica, Proyecto I
Asignaturas Consecuentes : Redes Convergentes, Proyecto II, Diseño y Administración de Redes.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno analizará y diseñara circuitos de electrónica analógica aplicables a comunicaciones y
procesamiento de voz y datos, acorde con las normas que enmarca el Instituto de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica así como la Unión Internacional de Telecomunicaciones.
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ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones.
No. UNIDAD
I
CLAVE:
HOJA: 3 DE 8
NOMBRE: Diseño de Filtros Activos, Pasivos y Rede de Acoplamiento
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará y diseñará filtros activos y pasivos en el dominio del tiempo y de la frecuencia de forma física
y simulación asistida por computadora.
.
No.
TEMA
1.1
1.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.4
1.5
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
1.6
1.7
1.8
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
HORAS
T
P
EC
1.5
1.5
1.5
1.5
1.0
Procesos de fabricación de circuitos integrados de alta y
baja frecuencia.
Parámetros de dispersión.
Filtros pasivos Butterworth y Chebyshev.
Filtro pasa bajas.
Filtro pasa altas.
Filtro pasa banda.
Filtro elimina banda.
Simulación asistida por computadora para el diseño de
filtros pasivos S Pice.
Filtros activos Butterworth y Chebyshev.
Filtro pasa baja.
Filtro pasa altas.
Filtro pasa banda.
Filtro elimina banda
Simulación asistida por computadora para el diseño de
filtros activos S Pice.
Comparación entre filtros pasivos y activos.
Distorsión lineal.
1.5
1.0
0.75
0.75
3.0
Subtotal de horas.
10.5
1B,2B,3B
3.0
1.5
1.5
1.5
3.0
6.0
8.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información por parte del alumno, relativa a la evolución de nuevas tecnologías analógicas
asesorado por el profesor.
Integración en equipos de trabajo de alumnos para la realización de prácticas y ejercicios.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor , con interacción de los alumnos.
Elaboración de resúmenes, mapas conceptuales por parte del alumno de la normas de la IEEE..
Prácticas de laboratorio de simulación en cómputo como de realización física de circuitos por parte del alumno,
bajo la supervisión y coordinación del profesor.
Elaboración de proyectos por parte del alumno, bajo la supervisión y coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 1er. examen departamental con valor del 60 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 10 % .
Realización de prácticas que darán un 10 %
Proyecto con valor del 20 %.
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ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones.
No. UNIDAD
CLAVE:
HOJA: 4 DE 8
NOMBRE: Osciladores y Circuitos Enclavados en Fase ( PLL).
II
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará las diferentes estructuras de osciladores en el dominio del tiempo y de la frecuencia, utilizando
dispositivos lineales, estructurando algoritmos que permitan el manejo de circuitos enclavados en fase en su forma
más simple de forma física y con simulación asistida por computadora.
No.
TEMA
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
TEMAS
HORAS
T
Frecuencia de operación, condición de
ganancia mínima, retroalimentación.
Mecanismo de limitación de amplitud.
Estabilidad.
Autolimitado solo por la oscilación del
transistor.
Oscilador Colpitts.
Oscilador Hartley.
Desplazamiento de fase.
De cuadratura.
Oscilador a cristal.
Generadores de armónicos
Detector de ley cuadrática.
Sintetizadores de frecuencia.
Comparadores de fase.
Simulación asistida por computadora.
0.75
Subtotal de horas.
13.0
P
EC
1B,2B,3B
1.5
1.5
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
1.5
1.0
1.5
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1.5
1.5
4.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
7.5
10.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa al la evolución de nuevas tecnologías por parte del alumno, asesorado por el
profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor y con interacción de los alumnos.
Consulta documental por el alumno de los diferentes tipos de 0sciladores.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y mapas conceptuales de las normas de la IEEE por parte del
alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Prácticas de laboratorio tanto de simulación en cómputo como de realización física de circuitos, bajo la supervisión
del profesor.
Uso de computadoras por parte del alumno bajo la supervisión y coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del examen departamental con valor del 60 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 10 % .
Realización de prácticas que darán un 10 %
Proyecto con valor del 20 %.
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DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones. CLAVE:
No. UNIDAD
III
HOJA: 5 DE 8
NOMBRE: Mezcladores de Radio Frecuencia (RF) y de Frecuencia Intermedia (FI).
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará los diferentes algoritmos de mezcladores de radio frecuencia y de frecuencia intermedia,
para visualizar el comportamiento con dispositivos que permitan el manejo de señales de diferentes
frecuencias y amplitudes de forma física y simulación asistidoporcomputadora.
No.
TEMA
3.1.
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
TEMAS
HORAS
P
EC
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
Introducción
Análisis de mezcladores.
Técnicas de mezclado.
Mezclador con transistor de efecto de campo ( FET).
Mezclador con transistor de unijuntura ( BJT)..
Mezclador por par diferencial.
Mezclador con filtro de rechazo de imagen.
Análisis a pequeña señal.
Mezclador por rechazo de imagen.
Conversión ágil ascendente y descendente.
Circuitos de control de ganacia.
Ruido y distorsión.
Simulación asistida por computadora.
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75 3.0
0.75 3.0
0.75
1.5
1.5 6.0
1.5
1.5
0.75
1.5
1.5
3B,4B,5B, 6 C
Subtotal de horas.
13.5
T
3.0
1.5
1.5
7.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa a la evolución de nuevas tecnologías analógicas por parte del alumno,
asesorado por el profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor.
Consulta documental por el alumno de los sistemas de relevancia que indique el profesor.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y comparativos de las normas de la IEEE por parte del
alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Uso de programas de simulación por medio de computadoras y realización física de circuitos por parte del
alumno bajo la supervisión y coordinación del profesor.
Elaboración de proyectos por parte del alumno, bajo la supervisión y coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 1er. examen departamental con valor del 60 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 10 % .
Realización de prácticas que darán un 10 %
Proyecto con valor del 20 %.
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DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones. CLAVE:
No. UNIDAD
HOJA: 6 DE 8
NOMBRE: Amplificadores de Alta y Baja Potencia.
IV
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará las diferentes estructuras de amplificadores de acuerdo a su clase, para su simulación en
programas de cómputo y dispositivos, lineales y no lineales, verificando su óptimo desempeño y transmisión
a través de las diferentes líneas de transmisión..
No.
TEMA
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
TEMAS
HORAS
T
Introducción.
Amplificadores de potencia ( ideal) de clase A
Amplificador de radio frecuencia lineal clase B.
Amplificador clase C para radio frecuencia.
Amplificador de bajo ruido (LNA)
Tarjeta de amplificación de bajo ruido (LNB).
.Tubo de ondas progresivas y Amplificador por medio
de tubo de ondas progresivas.
Amplificadores de potencia de estado sólido. (SSPA)
Cables coaxiales.
Selección de guía de onda.
Terminadores y atenuadores.
Cambiador de fase.
T mágica y de guía de onda
Acopladores, aisladores, circuladotes, línea ranurada
Subtotal de horas.
1.0
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
P
EC
3.0
1.5
1.5
1.5
3.0
1.5
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
1B,2B,4B,5B ,6C
1.5
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
17.0 7.5
9.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa a las nuevas tecnologías para amplificadores por parte del alumno,
asesorado por el profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor.
Consulta documental por el alumno de las normas acorde con la IEEE y la UIT.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y comparativos de los diferentes coaxiales y guías de onda
que existen por parte del alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Uso de programas de simulación por medio de computadoras y de realización física de circuitos, por parte del
alumno bajo la supervisión y coordinación del profesor.
Elaboración de proyectos por parte del alumno, bajo la supervisión y coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 1er. examen departamental con valor del 60 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 10 % .
Realización de prácticas que darán un 10 %
Proyecto con valor del 20 %.
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ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones.
CLAVE:
HOJA: 7 de 8
RELACION DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
LUGAR DE
REALIZACIÓN
Las prácticas se
realizarán en el
Laboratorio de
Comunicaciones de
realización física de
circuitos, asi como en
el de simulación en
cómputo .
1
Filtros pasivos Butterworth y Chebishev
(pasa bajas, pasa altas, pasa banda y
elimina banda.)
I
3.0
2
Filtros activos Buttherworth y Chebishev
( Pasa baja, pasa alta, pasa banda y
elimina banda.)
I
3.0
3
Osciladores ( Colppits, Hartley,
desplazamiento de fase, de cuadratura y
a cristal.).
II
4.5
4
Circuito de fase enclavada ( PLL) de
segundo orden
II
3.0’
5
Mezcladores de RF y de FI
III
6.0
6
IV
1.5
7
Amplificadores de potencia Clase A, B y
C.
Amplificadores de bajo ruido
IV
1.5
8
Líneas de transmisión.
IV
1.5
9
Acopladores y terminadores.
IV
1.5
10
Cambiador de fase
IV
1.5.
27.0
Total de horas.
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ASIGNATURA: Electrónica Analógica de Comunicaciones. CLAVE:
HOJA: 8 DE 8
PERÍODO
UNIDAD
1
I
La primera evaluación constará de los siguientes porcentajes :
60% Examen departamental.
10% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y exposición de temas en forma grupal o individual.
20 % Proyecto
2
II
La segunda evaluación constará de los siguientes porcentajes :
60% Examen departamental.
10% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y exposición de temas en forma grupal o individual.
20 % Proyecto
3
III y IV
CLAVE
B
1
X
2
X
3
X
4
X
5
X
6
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
La tercera evaluación constará de los siguientes porcentajes :
60% Examen departamental.
10% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y exposición de temas en forma grupal o individual.
20 % Proyecto.
La evaluación de la asignatura es el promedio de las tres calificaciones
anteriores.
C
BIBLIOGRAFÍA
X
Adel ,S. Sedra, Kenneth, C. Smith Circuitos Microelectrónicos, Oxford 1998,
Usa. 1237 pàg.
C.J. Savant, Jr Martin S. Roden, Gordon L. Carpenter, Diseño Electrónico,
Addison Wesley, Iberoamericana 2002, 1024 pág.
David M. Pozar, Microwave an RF Design of Wireless Systems , John Wiley
& Sons Inc. USA, 2002, 1024 pág.
Kenneth K. Clarke Donald T. Hess Communication Circuits Analysis and
Design. Addison Wesley, USA. 2000, 850 pág.
Lawrence P. Huelsman, Active and Passive Analog Filter Design an
Introduction, Mc Graw Hill Int, 1993, 480 pág.
www.itu. org
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DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1.
DATOS GENERALES
ESCUELA:
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ÁREA:
C. BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE Octavo.
D. INGENIERÍA
Comunicaciones
ASIGNATURA:
C. SOC. y HUM.
Electrónica Analógica de Comunicaciones.
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica titulado
preferentemente con maestría o doctorado en el área.
2.- OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno analizará y diseñara circuitos de electrónica analógica
aplicables a comunicaciones y procesamiento de voz y datos, acorde con las normas que enmarca el Instituto
de Ingeniería Eléctrica y Electrónica así como la Unión Internacional de Telecomunicaciones.
3.- PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
Cálculo Diferencial e Dos años de experiencia
Integral Superior,
mínima profesional en el
Transformadas de
área de Ingeniería en
Fourier, Variable
Comunicaciones .
Compleja,
Probabilidad y
Estadística,
Comunicaciones y
Electrónica.
ELABORÓ
HABILIDADES
ACTITUDES
Dominio de la asignatura.
Manejo de grupos.
Comunicación.
Capacidad de análisis y
síntesis.
Manejo de materiales
didácticos, equipos de
prueba de
telecomunicaciones y
cómputo.
Organización.
Creatividad.
REVISÓ
______________________
______________________
PRESIDENTE DE ACADEMIA
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Ing. Efrén Pérez Carmona
SUBDIRECTOR ACADÉMICO
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Ing. Rubén Juárez Barrientos
Vocación por la docencia.
Honestidad.
Ejercicio de la crítica
fundamentada.
Respeto(Buena relación maestro
alumno).
Tolerancia.
Ética.
Responsabilidad científica.
Espíritu de colaboración.
Superación docente y
profesional.
Solidaridad.
Compromiso social.
Puntualidad.
AUTORIZÓ
____________________
DIRECTOR DEL PLANTEL
M. en C. Jesús Reyes García
Ing. Ernesto Mercado Escutia.
FECHA: 2 febrero 2006