GUÍA DOCENTE - UAH€¦ · Ingeniería Telemática (GIT) Ingeniería Electrónica de...

GUÍA DOCENTE

Tecnologías de Alta Frecuencia

Grado enIngeniería en Tecnologías de Telecomunicación (GITT)

Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación (GIST)Ingeniería Telemática (GIT)

Ingeniería Electrónica de Comunicaciones (GIEC)

Universidad de Alcalá

Curso Académico 2019/2020

3er Curso - 2º Cuatrimestre (GITT)

3er Curso - 1er Cuatrimestre (GIST)4º Curso - 2º Cuatrimestre (GIT+GIEC)

GUÍA DOCENTE

Nombre de la asignatura: Tecnologías de Alta Frecuencia

Código: 350028 (GITT+GIST+GIT+GIEC)

Titulación en la que se imparte:

Grado enIngeniería en Tecnologías de Telecomunicación (GITT)

Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación (GIST)

Ingeniería Telemática (GIT)

Ingeniería Electrónica de Comunicaciones (GIEC)

Departamento y Área de Conocimiento:Teoría de la Señal y Comunicaciones

Teoría de la Señal y Comunicaciones

Carácter:Obligatoria (GITT+GIST)Optativa (Genérica) (GIT+GIEC)

Créditos ECTS: 6

Curso y cuatrimestre:3er Curso - 2º Cuatrimestre (GITT)

3er Curso - 1er Cuatrimestre (GIST)4º Curso - 2º Cuatrimestre (GIT+GIEC)

Profesorado: Por definir

Horario de Tutoría: Consultar al comienzo de la asignatura

Idioma en el que se imparte: Español/English friendly

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1a. PRESENTACIÓN

Los modernos sistemas de comunicación hacen uso cada vez de mayores frecuencias dentro delespectro radioléctrico. El diseño y la comprensión de las características más relevantes de los circuitosy sistemas necesarios son herramientas fundamentales.

La asignatura de Tecnologías de Alta Frecuencia aporta al alumno dos visiones sobre los circuitos ysistemas en frecuencias de microondas. En primer lugar, pretende dotar al alumno de los conceptosbásicos que permitan analizar y caracterizar los circuitos, subsistemas y medios de transmisión guiadosde frecuencias de microondas, así como las herramientas y equipos de medida necesarios para tal fin.En segundo lugar, y a partir de estos conceptos, se pretende que el estudiante sea capaz detrasladarlos a la valoración del funcionamiento de un circuito, subsistema o medio de transmisión yaconstruido a partir de unas características técnicas aportadas por su fabricante.

Se pretende mostrar finalmente al estudiante cómo se aplican los conocimientos de análisis y selecciónde circuitos, subsistemas y medios de transmisión de manera práctica, a través de ejemplos quemuestran cómo hacerlos formar parte de sistemas más complejos: transmisores y receptores demicroondas, ejemplos de branching de radioenlaces, aplicaciones de desfasadores en arrays deantenas, ejemplos de aplicaciones de diseño en comunicaciones móviles o inalámbricas…

Por tanto, las herramientas y conceptos analizados en esta asignatura son la base de todas aquellasmaterias relacionadas con los sistemas y tecnologías de telecomunicación, que incluyan técnicas demicroondas, enlaces radio y sistemas y redes fijas, móviles o inalámbricas.

El estudiante debe alcanzar, al final de la asignatura, la capacidad necesaria para analizar loscomponentes y elementos de un sistema de transmisión, seleccionar aquellos circuitos y sistemas quecumplen unas determinadas especificaciones técnicas, así como los medios de transmisión másadecuados.

El temario que se plantea para la asignatura puede agruparse en dos bloques con orientacionesdiferentes. El primer bloque, formado por los temas de Adaptación de impedancias y Parámetros S,tiene como objetivo dotar al estudiante de los conocimientos de la teoría de circuitos de microondas quele permitan diseñar y analizar posteriormente un circuito. El segundo bloque, formado por los temas deDispositivos pasivos, Resonadores y filtros y Dispositivos activos tiene por objetivos mostrar larealización práctica de los diversos elementos de los que constan sistemas más complejos, la forma deespecificar sus características técnicas, los límites prácticos de su funcionamiento y cómoseleccionarlos a partir de aquellas.

El temario de prácticas está pensado para reforzar esta visión, de manera que el estudiante entiendalas diferencias entre los funcionamientos teórico y práctico, afianzando de esta manera su capacidad devalorar y seleccionar aquellos elementos que podrán formar parte de sistemas más complejos. Eltemario de problemas está planteado para reforzar las capacidades de análisis y diseño de circuitosbásicos como medio de valorar las posibles realizaciones físicas de los diferentes elementosanalizados.

Prerrequisitos y Recomendaciones

Para el buen aprovechamiento de la asignatura Tecnologías de Alta Frecuencia es imprescindible tenerun buen dominio de los conceptos y herramientas de cálculo aprendidos en las asignaturas Cálculo I,Cálculo II, Fundamentos Físicos II, Análisis de Circuitos y especialmente Propagación de Ondas. Así, senecesita dominar el uso de exponenciales complejas y de logaritmos, el conocimiento de las ecuacionesde la línea de transmisión y de los parámetros que caracterizan a las líneas: impedancia característica yconstante de propagación y la caracterización y parametrización de circuitos de dos puertas.

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1b. COURSE SUMMARY

Modern communication systems are demanding higher frequencies in the radio electric spectrum. Thedesign and the comprehension of the most important properties of circuits and systems is mandatory forthe future graduates.

High Frequency Technologies gives two complementary points of view about those high frequencycircuits and systems. On the first hand, the subject gives to the student the basic concepts that allowanalyzing and characterizing circuits, systems and guided media in microwave frequencies, as well asthe basis of the tools and the measuring equipment needed for it. On the second hand, from thatprevious knowledge, it is intended that the student will be able to evaluate the behavior of a circuit orsystem given a manufacturer’s brochure.

A practical approach is finally given with some examples of more complex systems, such as microwavetransmitter and receivers, phase shifters in antenna arrays, examples of mobile or wireless systems…

So, the tools and the concepts delivered in this course are the basis for those subjects related totelecommunication systems and technologies that comprise microwave techniques, radio links, wirelessand mobile networks.

The student, after passing the course, will be able to analyze the components of a transmission system,to select those circuits and systems according to a given technical requirement, as well as the mostsuitable transmission media.

The syllabus is planned into two blocks with different aims. The first part comprises impedance matchingand S parameters and its objective is to explain the basis of the microwave circuit theory. The secondblock comprises passive circuits, resonators and filters and active devices and it's focused on thepractical realization of different elements and their technical properties, practical limits and selectioncriteria.

The laboratory contents are intended to underline this second block. The student will be able to comparethe theoretical and practical performance, emphasizing the capacity to evaluate and select thoseelements that may be part of more complex systems. Problem lessons are focused to reinforce theanalysis and design capacities as a way of evaluate different physical realizations.

Recomendations

It is highly recommended that the student has previously passed the subjects Cálculo I, Cálculo II,Fundamentos Físicos II, Análisis de Circuitos and specially Propagación de Ondas.

A deep knowledge of complex exponentials and logarithms, transmission line equations and theirparameters (Characteristic Impedance, propagation constant) and the characterization andparametrization of two port networks is assumed as previous background of the students.

2. COMPETENCIAS

Competencias básicas, generales y transversales.

Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias básicas, generales y transversalesdefinidas en el apartado 3 del Anexo de la Orden CIN/352/2009:

TR2 - Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje denuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse anuevas situaciones.

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TR3 - Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y decomunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidadética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación.

TR4 - Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones,peritaciones, estudios, informes, planificación de tareas y otros trabajos análogos en su ámbitoespecífico de la telecomunicación.

TR8 - Capacidad de trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe y decomunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados eideas relacionadas con las telecomunicaciones y la electrónica.

Competencias de Carácter Profesional

Esta asignatura proporciona la(s) siguiente(s) competencia(s) de carácter profesional definida(s) en elapartado 5 del Anexo de la Orden CIN/355/2009:

CST3 - Capacidad de análisis de componentes y sus especificaciones para sistemas decomunicaciones guiadas y no guiadas.

CST4 - Capacidad para la selección de circuitos, subsistemas y sistemas de radiofrecuencia,microondas, radiodifusión, radioenlaces y radiodeterminación.

CST5 - Capacidad para la selección de antenas, equipos y sistemas de transmisión, propagaciónde ondas guiadas y no guiadas, por medios electromagnéticos, de radiofrecuencia u ópticos y lacorrespondiente gestión del espacio radioeléctrico y asignación de frecuencias.

Resultados de aprendizaje

Al terminar con éxito esta asignatura/enseñanza, los estudiantes serán capaces de:

RA1. Solucionar problemas de adaptación de impedancias utilizando el diagrama de Smith.

RA2. Utilizar la familia de parámetros de Scattering para caracterizar el funcionamiento de uncircuito de microondas y calcular el resultado de una interconexión con otros circuitos dentro de unsistema de comunicación.

RA3. Identificar los circuitos pasivos de microondas más habituales, sus parámetros de diseño, sustecnologías de fabricación más comunes y sus límites de diseño.

RA4. Generalizar las técnicas de diseño y análisis de filtros para el diseño y análisis de filtros enfrecuencias de microondas utilizando distintas tecnologías.

RA5. Generalizar las técnicas de diseño y análisis de amplificadores y osciladores para el diseño yanálisis de soluciones que operen en el margen de frecuencias de microondas.

RA6. Adquirir la capacidad y habilidad para manejar el instrumental y las herramientas de diseñopropios de un laboratorio de microondas, así como ser capaz de explicar y valorar los resultadosobtenidos.

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3. CONTENIDOS

Bloques de contenido correspondientes a la docencia en grupos grandes yresolución de problemas en grupos reducidos

Total de horas

Tema 1. Introducción y técnicas de adaptación de impedancias.Introducción a las microondas, sus bandas de frecuencias y medios detransmisión. Carta de Smith. Adaptación de impedancias: redes de bandaestrecha y banda ancha.

8 horas

Tema 2. Parámetros de dispersión S: Descripción de circuitos de microondas en términos de impedancias. Matrizde parámetros “S”. Medida de parámetros “S”.

8 horas

Tema 3. Dispositivos pasivosAcopladores direccionales y divisores de potencia: realizaciones con líneasde transmisión y guías de onda. Dispositivos no recíprocos. Caracterizacióny aplicaciones.

10 horas

Tema 4. Resonadores y filtrosResonadores construidos con líneas de transmisión. Cavidades resonantesmetálicas. Resonadores dieléctricos. Especificación y diseño de filtros.Realizaciones en tecnología planar y con guías de onda.

6 horas

Tema 5. Dispositivos activosAmplificadores lineales a transistores: estabilidad, criterios de diseño.Osciladores: condiciones de oscilación. Osciladores con dispositivos deresistencia negativa. Osciladores basados en transistores.

6 horas

Bloques de contenido de laboratorio Total de horas

Bloque 1. Simulación de dispositivos y circuitos de microondas con CST. 10 horas

Bloque 2. Medida de circuitos de microondas. 6 horas

Las prácticas se realizarán en grupos de 2-3 alumnos por puesto (supuesto de 24 alumnos porlaboratorio), de forma rotatoria en la mayor parte de ellas.

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4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE.ACTIVIDADES FORMATIVAS

4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:

28 horas en grupo grande16 horas laboratorio grupo pequeño 10 horas grupo pequeño para resolución de problemas.4 horas de exámenes.

Número de horas del trabajo propio delestudiante:

92 horas que incluyen entre otros el estudio de losconceptos teóricos, el análisis de los resultados dellaboratorio y la realización de ejercicios.

Total horas 150

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

La estrategia docente de la asignatura está articulada en tres estrategias de aprendizaje diferenciadaspero cuya interrelación permitirá abordar los objetivos marcados por las competencias descritasanteriormente, a saber: aprendizaje teórico en el aula, aprendizaje en sesiones de problemas en gruposreducidos y aprendizaje en sesiones de trabajo en el laboratorio.

Se informará el primer día de clase de la planificación temporal detallada de la asignatura.

Aprendizaje teórico en el aula:

Las sesiones de trabajo en el aula, en grupos grandes, consistirán en clases magistrales, donde seexpondrán los principales conceptos de la materia en estudio. El objetivo es introducir al alumno en losfundamentos teóricos de la asignatura de una forma guiada, secuencial y reflexiva. La asimilación deestos conceptos culminará con la puesta en práctica de los mismos tanto en los grupos de problemascomo en el laboratorio. El apoyo con materiales docentes será fundamental para crear entornos deaprendizaje reflexivo, donde alumno y profesor puedan emprender un análisis crítico que permita alalumno relacionar conceptos de forma autónoma.

El orden de presentación de los contenidos evolucionará desde lo más simple hasta lo más complejo,con el objetivo de evitar un alto grado de abstracción que pudiera causar en el alumno falta de interéspor la asignatura. En cualquier caso, es muy conveniente durante las sesiones de trabajo en el aulaestablecer vínculos con otras materias del plan de estudios, y aportar posibles experiencias sobre loscontenidos, lo que ayudará a captar la atención del estudiante y fomentará su interés por la asignatura.

Aprendizaje en sesiones de problemas en grupos reducidos:

En los grupos reducidos se pretenden crear entornos de trabajo participativos, poniendo en práctica losconceptos tratados durante las sesiones de aprendizaje en el aula. La participación del alumno esfundamental, por lo que tras el debate para el planteamiento de la resolución de los problemaspropuestos con anterioridad a la clase, se procederá a su corrección en el aula. El objetivo que sepersigue es complementar el proceso de enseñanza-aprendizaje del alumno, acercándolo a laasimilación de los conceptos y la aplicación de los mismos, haciendo hincapié en que las técnicasanalíticas a utilizar son herramientas y no objetivos.

Las estrategias a adoptar en estas sesiones estarán encaminadas a fomentar en el estudiante ciertos

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hábitos a la hora de enfrentarse a la resolución de un problema, a saber: estudio inicial, elección de lamejor estrategia de resolución y evaluación crítica de los resultados obtenidos.

Podrán emplearse las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones como apoyo a lasactividades formativas (uso de Internet, foros, wikis y correo electrónico, materiales disponibles en lasplataformas de teleformación, etc.).

Aprendizaje en sesiones de trabajo en el laboratorio:

Las prácticas en el laboratorio componen otro de los escenarios de aprendizaje. Las sesiones de trabajose realizarán en grupos pequeños, en los que el alumno debe trabajar en equipo. El objetivo es que elalumno explore, con la ayuda de los guiones de las prácticas diseñados para la asignatura, laaplicabilidad de los conceptos de la teoría. Para ello, la metodología será la que se describe acontinuación:

Antes de cada sesión, el alumno deberá leerse la introducción teórica y preparar una serie decuestiones previas propuestas en el mencionado guion. Dichas cuestiones incluirán una serie depreguntas donde el alumno podrá realizar una auto-evaluación de los conocimientos adquiridos enteoría.

Dentro del laboratorio, los alumnos realizarán la práctica de simulación o medida correspondiente engrupos de 2-3 alumnos y posteriormente, se podrá pedir la entrega al profesor de una memoria querecoja el trabajo, las medidas realizadas y unas breves conclusiones obtenidas con la realización de lapráctica.

Para la realización de las prácticas se dispone de ordenadores tipo PC, con el software CST StudioSuite, así como equipos de generación de señales de alta frecuencia y medida de las mismas, junto conel material auxiliar necesario para la realización de las prácticas.

Autoaprendizaje mediante la realización de trabajos:

El último escenario de aprendizaje lo configura la realización de trabajos relacionados con loscontenidos de la asignatura. El objetivo es que el alumno desarrolle habilidades relacionadas con labúsqueda de información, el manejo de bibliografía y la realización de informes sobre los temas que seles propongan. De igual forma se pretende con los trabajos fomentar el trabajo en equipo –grupos deunos 3 alumnos, coincidentes con los equipos de trabajo en las prácticas de laboratorio.

5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y calificación

Preferentemente se ofrecerá a los alumnos un sistema de evaluación continua que tenga característicasde evaluación formativa de manera que sirva de realimentación en el proceso de enseñanza-aprendizaje por parte del alumno.

5.1. PROCEDIMIENTOS

La evaluación debe estar inspirada en los criterios de evaluación continua (Normativa de Regulación delos Procesos de Enseñanza Aprendizaje, NRPEA, art 3). No obstante, respetando la normativa de laUniversidad de Alcalá se pone a disposición del alumno un proceso alternativo de evaluación final deacuerdo a la Normativa de Evaluación de los Aprendizajes (aprobada en Consejo de Gobierno de 24 demarzo de 2011 y modificada en Consejo de Gobierno de 5 de mayo de 2016) según lo indicado en suArtículo 10, los alumnos tendrán un plazo de quince días desde el inicio del curso para solicitar porescrito al Director de la Escuela Politécnica Superior su intención de acogerse al modelo de evaluaciónno continua aduciendo las razones que estimen convenientes. La evaluación del proceso de aprendizajede todos los alumnos que no cursen solicitud al respecto o vean denegada la misma se realizará, pordefecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua. El estudiante dispone de dos convocatorias parasuperar la asignatura, una ordinaria y otra extraordinaria.

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Convocatoria ordinaria

Evaluación continua:

El contenido y temporalización de la Evaluación Continua se detallará al comienzo de cada curso en elPlan de Trabajo de la materia, el cual incluirá:

1. Prueba de Evaluación Parcial, cuyos contenidos y formato se especificarán el primer día de clasedentro del Plan de Trabajo de la Asignatura.

2. Realización de prácticas de laboratorio y, en su caso, entrega de las correspondientes memorias ycuestiones previas. Los alumnos deberán asistir al 100% de las sesiones de laboratorio y entregarla documentación requerida en las prácticas de laboratorio. Se habilitarán sesiones derecuperación para aquellos alumnos que no hayan asistido a alguna de las sesiones y lojustifiquen documentalmente. Se planificará una prueba individual de laboratorio. El alumno seráinformado de ello el primer día de clase, dentro del Plan de Trabajo de la Asignatura, así como delos objetivos y el formato de la prueba.

3. Realización de problemas y trabajos de manera individual/grupal. A lo largo de la asignaturapodrán plantearse cuestiones previas, trabajos y/o problemas para completar la formación en lascompetencias específicas. En función de los objetivos perseguidos, los alumnos serán informadosdel carácter grupal o individual de las actividades propuestas. Se propondrán actividadesdiseñadas para introducir al alumno en las capacidades para desarrollar proyectos de ingeniería.

4. Prueba de evaluación final. Se realizará una prueba de evaluación final que se basará en larealización de un examen escrito sobre los contenidos teóricos y prácticos impartidos a lo largo delcurso. Esta prueba será evaluada individualmente para cada alumno.

Evaluación mediante examen final:

En el caso de evaluación mediante examen final, los elementos de evaluación a emplear serán lossiguientes:

1. Prueba escrita teórico-práctica.2. Prueba práctica de laboratorio que se realizará inmediatamente después de finalizar la prueba

teórico-práctica anterior.

Si bien esta forma de evaluación está orientada a aquellos alumnos que no están obligados a laasistencia a las clases tanto teóricas como prácticas, en el caso de que los alumnos hayan realizado ellaboratorio, entregado las memorias, realizado la prueba individual de laboratorio y, en su caso, lostrabajos individuales/grupales, podrán elegir entre dos opciones:

Realizar la prueba práctica de laboratorio sin exigírseles asistencia a clase durante elcuatrimestre.Realizar únicamente la prueba escrita teórico-práctica y mantener la calificación obtenida en lasentregas de las prácticas y trabajos y la prueba individual de laboratorio.

Convocatoria extraordinaria

El procedimiento será el mismo que el descrito para la evaluación mediante examen final en laconvocatoria ordinaria.

5.2. EVALUACIÓN

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Los procedimientos anteriormente descritos para las convocatorias ordinarias y extraordinarias y los dosmétodos de evaluación, tienen el objetivo de evaluar si el alumno ha adquirido los conocimientos,procedimientos y aptitudes profesiones que se enumeran a continuación:

CE1. Conocer los elementos que conforman un sistema de comunicación, identificando aquellos

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que requieren de la utilización de tecnologías de alta frecuencia para su diseño, implementación ycaracterización

CE2. Ser capaz de seleccionar circuitos y sistemas de radiofrecuencia y microondas y resolver losproblemas planteados sobre ellos con iniciativa, toma de decisiones y creatividad.

CE3. Ser capaz de utilizar el diagrama de Smith para el diseño y la caracterización de dispositivoscomo redes de adaptación, amplificadores y osciladores.

CE4. Conocer el significado físico de los parámetros Scattering y ser capaz de utilizarlos en eldiseño y caracterización de circuitos de microondas.

CE5. Conocer los circuitos pasivos y filtros de microondas más habituales y sus parámetros dediseño.

CE6. Comprender el funcionamiento y los límites de los amplificadores de microondas.

CE7. Adquirir la capacidad y habilidad para manejar el instrumental propio de un laboratorio demicroondas.

CE8. El alumno es capaz de trabajar en grupo y exponer sus resultados de aprendizaje.

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

Convocatoria ordinaria: evaluación continua

En el caso de evaluación continua los instrumentos de evaluación serán los siguientes:

Prueba escrita práctica final (PEF): Coincidirá en fecha con la realización del examen escritoteórico-práctico de los alumnos que hayan elegido la opción de evaluación mediante examen final.Prueba parcial a realizar durante el cuatrimestre sobre contenidos teórico-prácticos (PEI).Valoración de las actividades propuestas de carácter individual y/o grupal (T). Se tendrán enconsideración en este apartado la realización de otros trabajos y entregas propuestos a lo largo dela impartición de la asignatura.Actividades de laboratorio (PL1). Valoración de las habilidades en el desarrollo de las actividadesde laboratorio a través de memorias/informes y/o cuestiones previas.Prueba de laboratorio (PL2). Se evaluarán las habilidades adquiridas en las sesiones prácticas,realizadas según lo especificado en el Plan de Trabajo de la asignatura.

Se otorgará la calificación de “No presentado” al alumno que, habiendo optado por el procedimiento deevaluación continua, haya incumplido al menos la asistencia al 60 % de las clases de prácticas delaboratorio y/o problemas, o no haya entregado el 60% de los trabajos solicitados.

Cuando el alumno haya superado los límites de asistencia o entrega de trabajos mencionados en elpárrafo anterior, independientemente de su participación en las pruebas parcial o final, no podrá optar ala calificación de “No presentado”.

No podrá obtenerse la calificación de “No presentado”, independientemente de lo expresado en lospárrafos anteriores, cuando el alumno se presente a la prueba parcial (PEI) o a la prueba final (PEF).

Convocatoria ordinaria: evaluación mediante examen final

En el caso de evaluación mediante examen final los instrumentos usados serán los siguientes:

Examen escrito teórico-práctico (PEF).Examen práctico de laboratorio (PL): El examen consistirá en la realización de una prueba prácticaen el laboratorio, donde se demuestre la adquisición de las competencias de carácter práctico.

Esta forma de evaluación está orientada a aquellos alumnos que no están obligados a la asistencia alas clases tanto teóricas como prácticas. Si durante la impartición de la signatura, los alumnos hanasistido a las clases de laboratorio, entregado las memorias (PL1) y los trabajos (T), y realizado el

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examen de laboratorio (PL2), podrá optar por :

Realizar las pruebas PEF y PL de la evaluación mediante examen final.Realizar la prueba PEF de la evaluación mediante examen final y mantener las notas obtenidas enPL1+PL2+T definidas para la evaluación continua.

Convocatoria extraordinaria

En el caso de la convocatoria extraordinaria los instrumentos serán los mismos que en la evaluaciónmediante examen final.

Los alumnos que, en la convocatoria ordinaria, hayan realizado el examen práctico (PL2), las prácticasde laboratorio y hayan entregado la documentación asociada a las prácticas y, en su caso, losproblemas/trabajos (PL1+T), tendrán opción de realizar el examen práctico de laboratorio de laconvocatoria extraordinaria, o de mantener la nota obtenida en la convocatoria ordinaria en PL1, PL2 y,en su caso, T.

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

Convocatoria ordinaria: evaluación continua

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

TR2-3, CST3-5 RA1-RA5 CE1-CE6 PEF 40%

TR2-3, CST3-5 RA1-RA5 CE1-CE6 PEI 20%

TR2-4, TR8, CST3-5 RA1-RA5 CE2-CE6, CE8 T 10%

TR2-4, TR8, CST3-5 RA6 CE2-CE8 PL1 15%


Convocatoria ordinaria: evaluación final y convocatoria extraordinaria





TR2, TR3, CST3-5 RA1-RA5 CE1-CE6 PEF 65%

TR2-4, TR8, CST3-5 RA6 CE7 PL 35%

Los alumnos que hayan realizado el examen práctico, las prácticas de laboratorio y hayan entregado ladocumentación asociada en la convocatoria ordinaria, tendrán opción de realizar el examen práctico delaboratorio de la convocatoria extraordinaria, o de mantener la nota obtenida en las prácticas y laprueba individual de laboratorio en la convocatoria ordinaria. Si eligen esta segunda opción, los criteriosde evaluación serán los que se detallan en la tabla siguiente:






TR2-4, TR8, CST3-5 RA6 CE7 T+PL1+PL2 40%

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6. BIBLIOGRAFÍA

6.1. Bibliografía básica

Alpuente Hermosilla, J.; Jarabo Amores, M.P.; López Espí, P.L. y Pamies Guerrero, J.A. (2001):-Líneas de Transmisión y Redes de Adaptación en Circuitos de Microondas.- Servicio dePublicaciones de la Universidad de Alcalá.Sanchez Montero, R.; López Espí, P. L.; Jarabo Amores, M. P.; Alpuente Hermosilla, J. – (2004)Teoría de Circuitos de Microondas. Parámetros S. Servicio de Publicaciones de la Universidad deAlcalá.

6.2. Bibliografía complementaria

Collin, R.E. (1992).- Foundations for Microwave Engineering.-McGraw-Hill International.Pozar, D.M. (1998).- Microwave Engineering.- John Wiley & Sons.Rizzi, P.A. (1988).- Microwave Engineering. Passive Circuits.- Prentice Hall.Alejandro Delgado Gutiérrez, Juan Zapata Ferrer, (1988) - Circuitos de alta frecuencia. Servicio dePublicaciones de la E.T.S. de Ingenieros de Telecomunicación. (U.P.M.)Guillermo González, (1996) - Microwave transistor Amplifier. Prentice Hall

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TEACHING GUIDE

High frequency technologies

Degree inTelecommunication Technologies Engineering (GITT)

Telecommunication Systems Engineering (GIST)Telematics Engineering (GIT)

Electronic Communications Engineering (GIEC)

Universidad de Alcalá

Academic Year 2019/2020

3rd Year - 2nd Semester (GITT)

3rd Year - 1st Semester (GIST)

4th Year - 2nd Semester (GIT+GIEC)

TEACHING GUIDE

Course Name: High frequency technologies

Code: 350028 (GITT+GIST+GIT+GIEC)

Degree in:

Telecommunication Technologies Engineering (GITT)

Telecommunication Systems Engineering (GIST)

Telematics Engineering (GIT)

Electronic Communications Engineering (GIEC)

Department and area:Teoría de la Señal y Comunicaciones

Signal Theory and Communications

Type:Compulsory (GITT+GIST)Optional (Generic) (GIT+GIEC)

ECTS Credits: 6

Year and semester:3rd Year - 2nd Semester (GITT)

3rd Year - 1st Semester (GIST)

4th Year - 2nd Semester (GIT+GIEC)

Teachers: To be defined.

Tutoring schedule: To be known at the beginning of the term.

Language: Spanish/English friendly

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1. COURSE SUMMARY

Modern communication systems are demanding higher frequencies in the radio electric spectrum. Thedesign and the comprehension of the most important properties of circuits and systems is mandatory forthe future graduates.

High Frequency Technologies gives two complementary points of view about those high frequencycircuits and systems. On the first hand, the subject gives to the student the basic concepts that allowanalyzing and characterizing circuits, systems and guided media in microwave frequencies, as well asthe basis of the tools and the measuring equipment needed for it. On the second hand, from thatprevious knowledge, it is intended that the student will be able to evaluate the behavior of a circuit orsystem given a manufacturer’s brochure.

A practical approach is finally given with some examples of more complex systems, such as microwavetransmitter and receivers, phase shifters in antenna arrays, examples of mobile or wireless systems…

So, the tools and the concepts delivered in this course are the basis for those subjects related totelecommunication systems and technologies that comprise microwave techniques, radio links, wirelessand mobile networks.

The student, after passing the course, will be able to analyze the components of a transmission system,to select those circuits and systems according to a given technical requirement, as well as the mostsuitable transmission media.

The syllabus is planned into two blocks with different aims. The first part comprises impedance matchingand S parameters and its objective is to explain the basis of the microwave circuit theory. The secondblock comprises passive circuits, resonators and filters and active devices and it's focused on thepractical realization of different elements and their technical properties, practical limits and selectioncriteria.

The laboratory contents are intended to underline this second block. The student will be able to comparethe theoretical and practical performance, emphasizing the capacity to evaluate and select thoseelements that may be part of more complex systems. Problem lessons are focused to reinforce theanalysis and design capacities as a way of evaluate different physical realizations.

Recomendations

It is highly recommended that the student has previously passed the subjects Cálculo I, Cálculo II,Fundamentos Físicos II, Análisis de Circuitos and specially Propagación de Ondas.

A deep knowledge of complex exponentials and logarithms, transmission line equations and theirparameters (Characteristic Impedance, propagation constant) and the characterization andparametrization of two port networks is assumed as previous background of the students.

2. SKILLS

Basic, Generic and Cross Curricular Skills.

This course contributes to acquire the following generic skills, which are defined in the Section 3 of theAnnex to the Orden CIN/352/2009:

en_TR2 - Knowledge of basic subjects and technologies that enables to learn new methods andtechnologies, as well as to provide versatility that allows adaptation to new situations.

en_TR3 - Aptitude to solve problems with initiative, decision making, creativity, and to

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communicate and to transmit knowledge, skills and workmanship, comprising the ethical andprofessional responsibility of the activity of the Technical Engineer of Telecommunication.

en_TR4 - Knowledge for the achievement of measurements, calculations, evaluations, appraisals,examinations, studies, reports, planning of tasks and other similar works in its specific ambience ofthe telecommunication.

en_TR8 - Capacity of working in a multidisciplinary and multilingual team and of communicating,both in spoken and written language, knowledge, procedures, results and ideas related totelecommunications and electronics.

Professional Skills

This course contributes to acquire the following professional skills, which are defined in the Section 5 ofthe Annex to the Orden CIN/352/2009:

en_CST3 - Ability to analyze components and their specifications for systems of guided and non-guided communications.

en_CST4 - Capacity for the selection of circuits, subsystems and systems of radiofrequency,microwaves, radio broadcasting, radio links and radiodetermination.

en_CST5 - Ability to select antennas, equipment and transmission systems, propagation of guidedand unguided waves, by electromagnetic means, radiofrequency or optical and the correspondingradioelectric space management and frequency assignment.

Learning Outcomes

After succeeding in this subject the students will be able to:

RA1. Solve matching problems using Smith Chart.

RA2. Use Scattering matrix (S parameters) to characterize microwave circuits behaviour andinterconnection in a communications system.

RA3. Identify the most common passive circuits, their design parameters and manufacturingtechnologies and their design trade offs.

RA4. Design microwave filters. Generalize filter design and analysis techniques for the design andanalysis of filters at microwave frequencies using different technologies.

RA5. Design and analyze microwave amplifiers and oscillators

RA6. Be able to use the typical instrumentation and simulation tools of a microwave laboratory, aswell as to interpretate the measured and simulated results.

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3. CONTENTS

Contents Blocks Total number of hours

Block 1. Introduction and matching techniques.Frequency bands, transmission media. Smith chart. Matching networks:narrow band and broad band networks.

8 hours

Block 2. Scattering parameters.Description of a microwave circuit. Impedance and admittance matrix. Sparameters matrix: properties and measurement.

8 hours

Block 3. Passive devices.Attenuators. Phase shifters. Power dividers and directional couplers.Designs with planar transmission lines and waveguides. Non reciprocaldevices: isolators and circulators. Characterization and applications.

10 hours

Block 4. Resonators and filtersResonators using transmission lines. Resonant cavities. Dielectricresonators. Introduction to microwave filters. Microstrip filter examples.

6 hours

Block 5. Active Devices.Linear small signal amplifiers: stability, gain and noise. Oscillators:conditions. Negative resistance oscillators. Oscillators using transistors.

6 hours

Laboratory Blocks Total number of hours

Block 1. Simulation of microwave circuits using CST 10 hours

Block 2.Measurement of microwave circuits 6 hours

4. TEACHING - LEARNING METHODOLOGIES.FORMATIVE ACTIVITIES.

4.1. Credits Distribution

Number of on-site hours:

58 hours (54 hours on-site +4 exams hours):28 hours for Theory Lessons16 hours for laboratory experiments10 hours for problem solving lessons 4 hours for asessments.

Number of hours of student work: 92

Total hours 150

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4.2. Methodological strategies, teaching materials and resources

The teaching strategy of the course is divided into 3 sections: classroom learning, learning in smallgroups and finally the working sessions in the laboratory.

Sessions of large group in the classroom:

Working sessions in the classroom, in large groups, will consist of lectures where the main concepts ofthe theory of circuits will be presented. The aim is to introduce students to the theoretical foundations ofcircuit analysis in a guided and reflective way. The understanding of these concepts will culminate withthe use of them in both the laboratory and the problem solving sessions in small groups.

Teaching materials will be essential to create reflective learning environments, where students andteachers can undertake a critical analysis that allows the student to autonomously relate concepts.

The order of presentation of the contents will evolve from the simple to the complex, in order to avoid ahigh degree of abstraction that might cause a student lack of interest in the course. In any case, it is veryconvenient, during the working sessions in the classroom, to establish linkages with other subjects inthe curriculum, and to provide possible experience on the contents, which will help to attract students'attention and will encourage their interest in the subject.

Sessions of small groups in the classroom:

These small group solving problems lessons are focused on giving the students the tools to face theresolution of microwave circuits analysis and design problems.

Student participation is a key factor. The lessons intend to create a systematic approach to solve thiskind of problems: previous study, best solution option and discussion of the problem solution.

TIC tools may be used in some of the lessons such as Blackboard or Socrative.

Sessions of small groups in the Laboratory:

Laboratory practice will be organized into groups. The objective is that the student may test, using theexperiments and lab guides, the main theoretical ideas of the subject.

Lab guide should be studied before and some previous questions may be answered by the students.Simulation experiments will be done using CST Studio Suite.

After the lab experiment, every team must give to the teacher a report about the practice developmentand conclusions.

Self-learning through the performance of individual /group tasks.

Students will carry out tasks related to subject contents. The objective is to deelop skills related toinformation search, bibliography management, and report generation about the proposes topics.

5. ASSESSMENT: procedures, evaluation and grading criteria

Preferably, students will be offered a continuous assessment model that has characteristics of formativeassessment in a way that serves as feedback in the teaching-learning process.

5.1. PROCEDURES

The evaluation must be inspired by the criteria of continuous evaluation (Regulations for the Regulationof Teaching Learning Processes, NRPEA, art 3). However, in compliance with the regulations of the

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University of Alcalá, an alternative process of final evaluation is made available to the student inaccordance with the Regulations for the Evaluation of Apprenticeships (approved by the GoverningCouncil on March 24, 2011 and modified in the Board of Directors). Government of May 5, 2016) asindicated in Article 10, students will have a period of fifteen days from the start of the course to requestin writing to the Director of the Polytechnic School their intention to take the non-continuous evaluationmodel adducing the reasons that they deem convenient. The evaluation of the learning process of allstudents who do not apply for it or are denied it will be done, by default, according to the continuousassessment model. The student has two calls to pass the subject, one ordinary and one extraordinary.

Ordinary Call

Continous Assessment:

Full details about contents and scheduling will be given in the subject presentation. The mainassessment tools will be:

1. Intermediate evaluation assessment (PEI): Full details will be given the first day at thepresentation.

2. Laboratory skills (PL): Group reports and questions about laboratory experiments (PL1). Studentsmust attend 100% of the laboratory sessions and deliver the required reports to all laboratorypractices. Recovery sessions will be enabled for those students who have not attended any of thesessions and justify it documentary. The students, as a group, may be required to deliver thereports of the laboratory practices following the established schedule. These practices will beevaluated by the professor responsible for the laboratory group, to assess if the objectivesindicated in the script of the same have been met. Laboratory evaluation assessment (PL2): thestudent will be informed about the objectives and format of this assessment the fist day.

3. Individual or group problems and tasks. (T) Other tasks proposed to the students. Full details willbe given the first day at the presentation.

4. Final evaluation assessment (PEF): Problems resolution about microwave theory and applications.

Assessment through final exam:

In the case of evaluation through final exam, the evaluation elements will be the following:

1. Final evaluation assessment including theory questions and problems resolution about microwavetheory and applications, and practical assessment about measurement techniques and resultsinterpretation.

2. Laboratory assesment.

Although in this case it is not mandatory to attend the laboratory sessions, it is strongly recommended.Students that have attended the laboratory sessions, delivered the assocciated reports (PL1), performedthe laboratory assessment (PL2) and delivered the individual/group problems and tasks (T), couldchoose betweeen two options:

- To perform the Final evaluation assessment and the Final Laboratory Assessment.

- To perform only the Final evaluation assessment, maintaining the marks obtained in PL1, PL2 and T.

Extraordinary Call

The procedure will be the same as that described for the assessment by means of a final exam in theordinary call.

5.2. EVALUATION

EVALUATION CRITERIA

The assessment criteria measure the level in which the competences have been acquired by the

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student. For that purpose, the following are defined:

CE1. Know the elements of a microwave communication system and their design, implementationand measurement techniques

CE2. Be able to select RF and microwave circuits. Solve typical microwave problems.

CE3. Be able to use the Smith Chart to design and characterize devices and matching networks.

CE4. Understand the meaning of the S parameters and be able to use them in the design andcharacterization of microwave networks.

CE5. Know the most common microwave passive circuits and filters and their design parameters.

CE6. Understand the behaviour and limits of microwave amplifiers.

CE7. Be able to use microwave measurement and simulation tools.

CE8. Be able to work into class groups and explain and discuss the obtained results.

GRADING TOOLS

The work of the student is graded in terms of the assessment criteria above, through the following tools:

1. Ordinary call, continuous evaluation:Final Evaluation Assessment (PEF).Intermediate Evaluation Assessment (PEI).Other proposed individual or group tasks (if no aditional tasks are planned, this percentagewill be included into PEI block) (T)Laboratory Skills (PL1).Laboratory Assessment (PL2)

2. Ordinary call, final evaluation:Final Evaluation Assessment (PEF).Laboratory Assessment (PL)

3. Extraordinary call.Final Evaluation Assessment (PEF).Laboratory Assessment (PL)

The qualification of "Not Submitted" will be awarded to the student who, having opted for the continuousassessment procedure, has failed to meet at least 60% of the sessions of laboratory practices and/orproblems, or has not delivered 60% of the proposed tasks.

When the student has exceeded the limits of attendance or delivery of works mentioned in the previousparagraph, regardless of their participation in the partial or final tests, they will not be eligible for the "NotSubmitted" grade.

The qualification of "Not Submitted" can not be obtained, independently of what is expressed in theprevious paragraphs, when the student is submitted to the partial test (PEI) or to the final test (PEF).

In the final evaluation (ordinary call) and the extraordinary call, students that have attended thelaboratory sessions, delivered the assocciated reports (PL1), performed the laboratory assessment(PL2) and delivered the individual/group problems and tasks (T), defined for the continuous evaluation,could choose betweeen two options:

- To perform the Final evaluation assessment and the Final Laboratory Assessment.

- To perform only the Final evaluation assessment, maintaining all the marks obtained in PL1, PL2 andT.

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GRADING CRITERIA

Ordinary call-continous

In the ordinary call-continuous assessment the relationship between the competences, learningoutcomes, criteria and evaluation instruments is as follows.

SkillLearningOutcomes

Evaluationcriteria

GradingTool

Contribution to the finalmark

TR2-3, CST3-5 RA1-RA5 CE1-CE6 PEF 40%

TR2-3, CST3-5 RA1-RA5 CE1-CE6 PEI 20%

TR2-4, TR8, CST3-5 RA1-RA5 CE2-CE6, CE8 T 10%



Ordinary call-final and extraordinary call

In the ordinary call-final evaluation and extraordinary call, the relationship between the competences,learning outcomes, criteria and evaluation instruments is as follows.


Evaluationcriteria

GradingTool



TR2-4, TR8, CST3-5 RA6 CE7 PL 35%

In the case of the ordinary call with final evaluation and the extraordinary call, students can make the PLwith a contribution of 35%, or maintain the marks obtained in PL1+PL2+T (defined for the continuousevaluation) according to their decision. If they decide to maintain PL1+PL2+T marks from the continuousevaluation, the criteria and evaluation instruments will be as follows.


Evaluationcriteria

GradingTool



TR2-4, TR8, CST3-5 RA6 CE7 T+PL1+PL2 40%

6. BIBLIOGRAPHY

6.1. Basic Bibliography

Alpuente Hermosilla, J.; Jarabo Amores, M.P.; López Espí, P.L. y Pamies Guerrero, J.A. (2001):-Líneas de Transmisión y Redes de Adaptación en Circuitos de Microondas.- Servicio dePublicaciones de la Universidad de Alcalá.Sanchez Montero, R.; López Espí, P. L.; Jarabo Amores, M. P.; Alpuente Hermosilla, J. – (2004)Teoría de Circuitos de Microondas. Parámetros S. Servicio de Publicaciones de la Universidad deAlcalá.

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6.2. Additional Bibliography

Collin, R.E. (1992).- Foundations for Microwave Engineering.-McGraw-Hill International.Pozar, D.M. (1998).- Microwave Engineering.- John Wiley & Sons.Rizzi, P.A. (1988).- Microwave Engineering. Passive Circuits.- Prentice Hall.Alejandro Delgado Gutiérrez, Juan Zapata Ferrer, (1988) - Circuitos de alta frecuencia. Servicio dePublicaciones de la E.T.S. de Ingenieros de Telecomunicación. (U.P.M.)Guillermo González, (1996) - Microwave transistor Amplifier. Prentice Hall

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