1056_Tecnologia_de_Microondas

UNIVERSIDAD DE MENDOZA – FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
ASIGNATURA
TECNOLOGÍA DE MICROONDAS
CÓDIGO
1056
CURSO
5° AÑO
ÁREA
Tecnologías Aplicadas
ULTIMA REVISIÓN
2.009
MATERIAS CORRELATIVAS:
AÑO LECTIVO 2009
Profesor Titular: Dr. Ing. Carlos M. Puliafito
Profesor Asociado:
Profesores Adjuntos:
Jefes de trabajos prácticos: Ing. Jeremías Aliquó
Carga Horaria Semanal:
4
Carga Horaria Total:
60
OBJETIVOS GENERALES
Capacitar al estudiante en el conocimiento de tecnologías de microondas, como
así también en las técnicas de diseño, del régimen dinámico, de circuitos y
componentes de microondas.
Introducir al alumno en el estudio de la propagación de ondas en medios
anisotrópicos en el rango de las microondas.
PROGRAMA ANALÍTICO
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE MICROONDAS
TEMA A: INTRODUCCIÓN: 1.- Historia 2.- Revisión de la teoría
electromagnética de Maxwell. 3.- Líneas de transmisión. Guías de ondas. 4.Constante de propagación. Impedancia característica. Coeficiente complejo de
reflexión. ROE. 5.- Atenuación en los distintos medios de enlace. 6.
Características comparativas entre distintos sistemas de guíados.
TEMA B: STRIPLINE Y MICROSTRIP: 1.-Características constructivas. 2.Constante de propagación. Impedancia característica 3.- Atenuación en ambos
tipos de líneas. 4.- Características comparativas entre distintos sistemas de
guíados. 5.- Construcción de elementos concentrados de circuitos y filtros con
microtiras. 6.- Transiciones.
CAPÍTULO II: ANÁLISIS DE REDES EN MICROONDAS
TEMA A: CORRIENTES, TENSIONES E IMPEDANCIAS EQUIVALENTES: 1.Determinación de las tensiones y corrientes equivalentes en líneas tipo TEM y
no TEM. 2.-El concepto de impedancia para tipos de ondas TEM, TE y TM. 3.Propiedades de las impedancias en redes de un solo puerto.
TEMA B: LAS MATRICES DE IMPEDANCIA Y ADMITANCIA: 1.- Redes
recíprocas. 2.- Redes sin pérdidas. Redes de “N” puertos.
TEMA C: LA MATRIZ DE DISPERSIÓN: 1.- Redes recíprocas y sin pérdidas.
2.- Redes de “N” puertos. 3.- Corrimiento en los planos de referencia. 4.Parámetros dispersivos generalizados.
TEMA D: LA MATRIZ DE TRANSMISIÓN (ABCD): 1.- Redes recíprocas. 2.Redes sin pérdidas. 3.- Relación con la matriz de impedancia.
TEMA E: REDES DE DOS PUERTOS: 1.- Circuitos equivalentes para redes de
dos puertos. 2.- Redes de dos puertos interconectados. 3.- Ganancias de
potencia de dos puertos. Ganancia de potencia, ganancia disponible y ganancia
de potencia de transconductor.
TEMA F: ANÁLISIS MODAL Y DISCONTINUIDADES: 1.- Planteamiento téorico
conceptual del análisis modal a transiciones y discontinuidades. Obtención
experimental de circuitos equivalentes “T” y “(”. El analizador vectorial de redes.
3.- Obstáculos de longitud cero: a) iris inductiva, b) pantalla capacitiva, c)
apertura pequeña en una pantalla cerrada, d) Apertura resonante. 4.- Obstáculos
de grosor finito: a) pantalla inductiva de grosor finito, b) vara inductiva, c) vara
capacitiva, d) vara de longitud variable.
CAPÍTULO III: DISPOSITIVOS Y COMPONENTES PASIVOS DE
MICROONDAS
TEMA A: TRANSICIONES, ACOPLAMIENTOS Y EXCITADORES: 1.Transiciones de guías de ondas rectangulares a circulares. 2.- Transición
exponencial. 3.- Transiciones entre microtiras y coaxiles. 4.- Acoplamiento
directo entre líneas coaxiles y guías de ondas rectangulares y circulares. 5.Acoplamiento entre guías de ondas mediante iris. 6.- Excitación de guías de
ondas mediante antenas (puntas de prueba o loops) para distintos modos.
TEMA B: CONECTORES, TERMINACIONES Y ATENUADORES: 1.Conectores tipo N, SMA, SSMA, SMB, APC-7. Dimensiones, rangos de
frecuencias y ROE. 2.- Terminaciones y atenuadores en guías de ondas. 3.Terminaciones y atenuadores en cables coaxiles.
TEMAC: OTROS TIPOS DE GUÍAS DE ONDAS Y ACCESORIOS: 1.- Guía de
ondas simple y doble corrugadas. 2.- Guía de ondas flexibles. 3.- Codos y
esquinas de plano E y H. 4.- Juntas en guías de ondas: a) bridas planas, b) brida
tipo choke, c) juntas rotativas.
CAPÍTULO IV: ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS
TEMA A: ADAPTACIÓN CON ELEMENTOS CONCENTRADOS: 1.- Razones
para la adaptación de impedancia. 2.- Complejidad, ancho de banda,
implementación, ajustabilidad the una red adaptadora de impedancias. 3.Adaptación de impedancias con redes tipo “L” mediante cálculo analítico y
diagrama Smith.
TEMA B: ADAPTACIÓN CON LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Y GUÍAS DE
ONDAS: 1.- Adaptación de impedancias mediante simple stub con líneas de
transmisión y guía de ondas. 2.- Adaptación de impedancias mediante doble
stub con líneas de transmisión y guía de ondas. 3.- Adaptación mediante líneas
exponenciales y líneas escalonadas. 4.- Transiciones exponenciales en guías de
ondas. 5. El transformador de cuarto de onda. 5.- Adaptación de impedancias en
guías de ondas mediante tornillos sintonizadores y deslizantes.
CAPÍTULO
V:
DIVISORES
DE
POTENCIA,
ACOPLADORES
DIRECCIONALES E HÍBRIDOS
TEMA A: PROPIEDADES BÁSICAS: 1. Redes de tres puertos (junturas T). 2.Redes de cuatro puertos (acopladores direccionales e híbridos).
TEMA B: DIVISORES DE POTENCIA: 1.- La juntura T de plano E y plano H. 2.Divisor sin pérdidas. 3.- Divisores resistivos.
TEMA C: ACOPLADORES DIRECCIONALES: 1.- Acopladores direccionales
con guías de ondas. 2.-Acopladores multiagujeros. 3.- El acoplador híbrido de
cuadratura (90°). Análisis modal simétrico y antisimétrico. 4.- Acopladores
direccionales de líneas acopladas.
TEMA D: JUNTURAS HÍBRIDAS: 1.- El híbrido de 180° 2.- El híbrido de anillo
con microtiras. 3.- Juntura híbrida con guías de ondas o T-mágica.
CAPÍTULO VI : RESONADORES
TEMA A: ELEMENTOS REACTIVOS RESONANTES: 1.- Circuitos resonantes
LC serie y paralelo. 2.- Frecuencia de resonancia. 3.- Energía total almacenada.
4.- Factor de mérito Q. Q cargado y descargado.
TEMA B: RESONADORES MEDIANTES LÍNEAS DE TRANSMISIÓN: 1.- Línea
cortocircuitada de (/4. 2.- Línea cortocircuitada de (/2. 3.- Línea en circuito
abierto de (/2 . 4.- Factor de mérito Q.
TEMA C: CAVIDADES RESONTES RECTANGULARES Y CILÍNDRICAS: 1.Frecuencias de resonancia. 2.- Dimensiones. 3.- Energía total almacenada. 4.Factor de mérito Q de un resonador.
TEMA D: OTROS TIPOS DE RESONADORES: 1.- Resonadores dieléctricos.
2.- Frecuencias de resonancia. 3.- Resonadores Fabry-Perot. 4.- Modos de
Excitación de resonadores.
CAPÍTULO VII: FILTROS DE MICROONDAS
TEMA A: ESTRUCTURAS PERIÓDICAS: 1.- Análisis de estructuras periódicas
infinitas. 2 - Estructuras periódicas terminadas. 3. - Diagramas k-(. 4.Velocidades de fase y de grupo.
TEMA B: FILTROS DE CONSTANTES CONCENTRADAS: 1. - Impedancias
imagen y funciones de transferencia para redes de dos puertos. 2. - Secciones
de filtros de constante k. 3. - secciones de filtros m-derivadas. 4. - Filtros
compuestos. 5.- Diseño de filtros mediante el método del parámetro imagen. 6.Diseño de filtros mediante el método de la pérdida de inserción. Filtros
pasabajos, pasaaltos, pasabanda y rechazabanda.
TEMA C: FILTROS DE CONSTANTES DISTRIBUÍDAS: 1.- Transformaciones
de Richard. 2.- Identidades de Kuroda. 3.- Implementación de filtros mediante
líneas de transmisión y microstrip. 4. - Inversores de admitancia e impedancia.
5.- Filtros de líneas acopladas. 6.-Filtros con resonadores acoplados
directamente y capacitivamente.
CAPÍTULO VIII: FERRITES
TEMA A: PROPAPAGACIÓN DE ONDAS EN MEDIOS ANISOTRÓPICOS: 1.Introducción. 2. - Medios uniaxiales. 3. - Medios girotrópicos. 4. - El tensor de
permitividad. 5. - el tensor de permeabilidad.
TEMA B: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES FERRIMAGNÉTICOS: 1.Relación giromagnética. 2.- Frecuencia de precesión o de Larmor. 3.- Precesión
forzada. 4.- Resonancia giromagnética 5. - Pérdidas. 6. - Factores de
demagnetización.
TEMA C: PROPAGACIÓN DE ONDAS PLANAS EN MEDIOS FERRITES: 1.Propagación en la dirección de polarización (Rotación de Faraday). 2.Propagación transversal a la dirección de polarización (Birefrinfencia).
TEMA D: APLICACIONES: 1.- Aisladores. Aisladores de resonancia. Aisladores
de desplazamiento de campo. 2. - Desplazadores de fase. 3. - Giradores. 4. Circuladores.
CAPÍTULO IX: CIRCUITOS ACTIVOS EN MICROONDAS:
TEMA A: RUIDO EN SISTEMAS DE MICROONDAS: 1.- Rango dinámico y
fuentes de ruido. 2. - Potencia de ruido y temperatura equivalente de ruido. 3.Medición de la temperatura de ruido mediante el método del factor Y. 4. - Figura
de ruido. 5. - Figura de ruido de un sistema en cascada.
TEMA B: DETECTORES Y MEZCLADORES: 1. - Diodos rectificadores y
detectores. 2. - Mezcladores single-ended. 3.- Pérdidas de conversión. 4.Mezcladores balanceados. 5.- Mezcladores con configuración de diodos en
antiparalelo. 6.- Mezcladores doblemente balanceados. 7. - Mezcladores de
rechazo imagen. 8. - Productos de intermodulación.
TEMA C: AMPLIFICADORES: 1. - Estabilidad y ganancia de transconductor. 2
.- Estabilidad incondicional e inestabilidad potencial o estabilidad condicional. 3.Diseño de etapas amplificadoras para máxima ganancia (adaptación conjugada).
4.- Diseño para una ganancia específica (dispositivo unilateral). 5. - Diseño para
bajo nivel de ruido. Descripción de tecnologías más utilizadas.
TEMA C: OSCILADORES: 1.- Osciladores de resistencia negativa de un solo
puerto. 2. - Diseño de etapas osciladoras. Resumen de las características de las
fuentes de microondas más utilizadas: a) de estado sólido, b) válvulas de
microndas.
TEMA D: CIRCUITOS DE CONTROL: 1.- Llaves de un solo polo con diodos
PIN. 2.- Desplazadores de fase mediante diodos PIN.
TEMA D: CIRCUITOS INTEGRADOS: 1. - Circuitos híbridos integrados de
microondas. 2. - Circuitos integrados monolíticos de microondas.
CAPÍTULO X : PROPAGACIÓN DE ONDAS EN MICROONDAS:
TEMA A: EFECTOS SOBRE LA PROPAGACIÓN: 1. - Efectos atmosféricos.
2.- Efectos del suelo. 3 .- Efectos de plasmas.
TEMA B: OTROS ASPECTOS RELEVANTES: 1.- Calentamiento por
microondas. 2. - Transferencia de energía. 3.- Medidas electrónicas. 4.Seguridad y efectos biológicos de la microondas.
Formación Práctica
Horas
Resolución de Problemas Rutinarios:
---------
Laboratorio, Trabajo de Campo:
----------
Resolución de Problemas Abiertos de Ingeniería:
--------
Proyecto y Diseño:
10
PROGRAMA DE TRABAJOS PRÁCTICOS
Práctico 1: Ejercitación general sobre aspectos constructivos de líneas de
transmisión, guías de ondas, stripline y microstrip.
Práctico 2: Ejercitación sobre análisis de redes en microondas.
Práctico 3: Ejercitación general sobre elementos y dispositvos pasivos en
microondas.
Practico 4: Ejercitación sobre diseño de detectores, amplificadores y osciladores
en microondas.
ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL DE CONTENIDOS:

Los contenidos abordados en esta materia se basan en conceptos de las siguientes
cátedras:
Asignatura
ELECTRÓNICA DE ALTA FRECUENCIA

4to
Comparte e integra elementos horizontalmente con las siguientes cátedras:
Asignatura
COMUNICACIONES SATELITALES y
SISTEMAS de RADIONAVEGACION
SISTEMAS DE COMUNICACIONES II

Curso
Curso
5to
5to
Los contenidos abordados en esta materia aportan conceptos a las siguientes cátedras:
Asignatura
Curso
CONDICIONES PARA REGULARIZAR LA MATERIA y RÉGIMEN DE
EVALUACIÓN
Para lograr regularizar la materia, el alumno deberá asistir al 80 % de las
clases teórico-prácticas durante el semestre y aprobar las ejercitaciones
prácticas que se impartan.
La evaluación para aprobar la asignatura se hará mediante un examen final
oral o escrito.
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
Autor
Puliafito Salvador
Título
“Propagación y Radiación de
Ondas
Electromagnéticas.
Parte
I:
El
Campo
Electromagnético”
Puliafito Salvador
“Propagación y Radiación de
Ondas
Electromagnéticas.
Parte II: Guías de Ondas”
Puliafito Salvador
“Propagación y Radiación de
Ondas
Electromagnéticas.
Parte
III:
Radiación
Electromagnética”
King, Mimno and “Transmission
Lines,
Wing
Antennas and Waveguides”
Theodore
Saad “Microwave
Engineers’
Editor
Handbook.” Volumen uno y
dos
Kennedy, G
“Electronic
Communication
Systems”
Adam, S.
“Microwave
Theory
and
Applicactions”
Reich;
Ordung; “Microwave
Theory
and
Krauss; Skalnik
Techniques”
Voges, Edgar
“Hochfrequenztechnik”.
Volumen I y II
Pozar, David
“Microwave Engeneering”
Editorial
Editorial Idearium
Año Ed
2° Ed 1985
Editorial Idearium
2° Ed 1985
Editorial Idearium
2° Ed 1987
Dover
Publications
Artech House, Inc.
1965
Mac Graw Hill
Kogakusha
Hewlett Packard.
Prentice Hall
The Van Nostrand
Series
Hüthig
Second
Edition 1977
1992
Addison-Wesley
Publishing
Company
1990
Apuntes de la cátedra, dictados por los profesores de la misma.
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS UTILIZADAS


Clases magistrales
Talleres grupales
1971
1953
1986
RECURSOS DIDÁCTICOS UTILIZADOS


Medios informáticos
Laboratorios
PROGRAMA DE EXAMEN
BOL. 1: CAP.: I, IV, VII
BOL. 2: CAP.: II, V, VIII
BOL. 3: CAP.: III, VI, IX
BOL. 4: CAP.: IV, II, VIII
BOL. 5: CAP.: V, III, IX
BOL. 6: CAP.:VI, X, VII
BOL. 7: CAP.: X, III, VI
BOL. 8: CAP.: VIII, I, V
BOL. 9: CAP.: IX, II, IV