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Campos y Ondas
| Código Asignatura: |
1923
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| Nº Créditos ECTS: |
6
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| Tipo: |
Obligatoria
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| Duración: |
Semestral
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| Idioma: |
Castellano
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| Plan de estudios: | ||
| Profesor(es): | ||
| Año académico: |
2023-24
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La información sobre los datos de contacto y el horario de tutorías se encuentra publicada en el aula virtual de la asignatura.
Descripción
Teniendo en cuenta que la telecomunicación comporta, en última instancia, la transmisión de información por diferentes medios electromagnéticos, una de las capacidades más elementales del ingeniero de telecomunicación es la de dominar los fenómenos involucrados en dicha transmisión. Eso supone conocer los principios físicos que rigen la conformación de los campos, sus características estructurales, la generación y detección de ondas electromagnéticas, su propagación por el espacio libre o por medios guiados. Tras haber dominado estos aspectos elementales, la telecomunicación fue capaz de reunir dos puntos cualesquiera del globo, e incluso fuera de él, como si se encontraran uno al lado del otro.
Esta asignatura es continuación de la de “Electromagnetismo, Semiconductores y Ondas”, estudiada en el primer curso del grado y en la que se justificaron las ecuaciones de Maxwell desde principios físicos más elementales. Dichas ecuaciones sintetizan el comportamiento de los fenómenos electromagnéticos y en particular, como veremos en esta asignatura, la conformación y guiado de las ondas electromagnéticas ya sea en el vacío, en la presencia de medios materiales o utilizando estructuras que nos permitan guiar la propagación en las direcciones deseadas.
Esta asignatura requiere que el alumno tenga destreza en el manejo de las matemáticas de campos escalares y vectoriales, los números complejos y las funciones trigonométricas y exponenciales complejas. Además, es muy recomendable tener cursada y aprobada la asignatura de Electromagnetismo, Semiconductores y Ondas del primer curso. Los contenidos estudiados en la asignatura serán profundizados y continuados en asignaturas del último curso como Microondas, Antenas, Radiación y propagación en medio aéreo entre otras.
Antes de matricular la asignatura, verifique los posibles requisitos que pueda tener dentro de su plan. Esta información la encontrará en la pestaña "Plan de estudios" del plan correspondiente.
Competencias generales
- Capacidad para redactar, desarrollar y firmar proyectos en el ámbito de la ingeniería de telecomunicación que tengan por objeto la concepción y el desarrollo o la explotación de redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación.
- Capacidad para aprender nuevos métodos y tecnologías y adaptarse con versatilidad a nuevas situaciones, gracias al conocimiento de materias básicas y tecnologías de telecomunicaciones.
- Capacidad para realizar mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes planificación de tareas y otros trabajos análogos en su ámbito específico de la telecomunicación.
Competencias específicas
- Capacidad de utilizar aplicaciones de comunicación e informáticas (ofimáticas, bases de datos, cálculo avanzado, gestión de proyectos, visualización, etc.) para apoyar el desarrollo y explotación de redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación y electrónica.
- Capacidad de analizar y especificar los parámetros fundamentales de un sistema de comunicaciones.
- Capacidad de concebir, desplegar, organizar y gestionar redes, sistemas, servicios e infraestructuras de telecomunicación en contextos residenciales (hogar, ciudad y comunidades digitales), empresariales o institucionales responsabilizándose de su puesta en marcha y mejora continua, así como conocer su impacto económico y social.
- Capacidad para comprender los mecanismos de propagación y transmisión de ondas electromagnéticas, y sus correspondientes dispositivos emisores y receptores.
Competencias transversales
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Capacidad de organización y planificación.
- Resolución de problemas.
- Toma de decisiones.
- Aprendizaje autónomo.
- Creatividad.
- Comunicación verbal y escrita para transmitir ideas y decisiones con claridad y rigor en la exposición.
Resultados del aprendizaje
- Conocimiento cualitativo y cuantitativo de los mecanismos básicos del fenómeno de propagación de ondas electromagnéticas y su interacción con obstáculos, tanto en el espacio libre como en sistemas de guiado.
- Capacidad para analizar y especificar los parámetros fundamentales de los medios de transmisión de un sistema de comunicaciones.
- Conocimiento de los fundamentos básicos de los sistemas de radiación y propagación de ondas en el medio natural.
- Conocimiento de los fundamentos del funcionamiento de antenas.
Metodología
La metodología adoptada en esta asignatura para el aprendizaje y evaluación de sus contenidos se encuentra adaptada al modelo de formación continuada y a distancia de la UDIMA. Los conocimientos de la asignatura se adquieren a través del estudio razonado de todas las unidades didácticas del manual, así como del material didáctico complementario que se ponga a disposición de los estudiantes en el aula virtual. Además, se complementa con la acción tutorial, que incluye asesoramiento personalizado, intercambio de impresiones en los debates habilitados en foros y demás recursos y medios que ofrecen las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Por otra parte, el aprendizaje también se apoya en la realización de las actividades previstas en el aula virtual, que son de tres tipos (de evaluación continua, de aprendizaje y controles), y que vienen recogidas en el apartado “Contenidos y programación”.
Para ampliar esta información, se recomienda consultar la pestaña “Metodología y exámenes” de la titulación.
Durante el desarrollo de la asignatura se realizarán actividades prácticas que permitan adquirir las competencias y resultados de aprendizaje necesarios para la superación de la asignatura. Dichas actividades prácticas se coordinarán desde el Aula de Laboratorio de la asignatura.
Con objeto de evaluar la adquisición de las competencias y resultados de aprendizaje de carácter práctico, es necesario que el estudiante realice en esta asignatura prácticas de laboratorio que requieren presencialidad. En el cronograma semestral de la asignatura se indicará la fecha y lugar de realización, así como el proceso de evaluación específico para esta asignatura.
Dedicación requerida
La dedicación requerida para esta asignatura de 6 créditos ECTS es de 150 horas, que se encuentran distribuidas de la siguiente manera:
- Estudio de las Unidades Didácticas: 45 h.
- Material complementario. Lectura de art./Visionado de vídeos en web: 7,5 h.
- Supuesto, Casos prácticos y/o prácticas de laboratorio: 19,5 h.
- Prácticas de laboratorio telepresenciales síncronas: 10 h.
- Prácticas de laboratorio presencial: 8 h.
- Búsqueda de información: 30 h.
- Redacción o realización de informes: 15 h.
- Acción tutorial: 7,5 h.
- Evaluación: 7,5 h.
Tutorías
El profesor aporta un seguimiento individualizado de la actividad del estudiante para asegurar las mejores condiciones de aprendizaje mediante la tutorización a través de las herramientas de la plataforma educativa y/o de las tutorías telefónicas. En estas tutorías los estudiantes pueden consultar a los profesores las dudas acerca de la materia estudiada.
Materiales didácticos
Para el desarrollo del aprendizaje teórico sobre el que versará el examen final se ha seleccionado el siguiente manual, a partir del cual se estudiarán las unidades didácticas que se corresponden con la descripción de los contenidos de la asignatura:
Manual de la asignatura:
Keun Cheng, David (1ª ed.). Fundamentals of Engineering Electromagnetics. Editorial Pearson Educacion.Además, se recomienda la siguiente bibliografía de consulta voluntaria:
Cheng, David K. (1999). Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería. México: Pearson Addison Wesley.
Purcell, E. M. (2010). Electricidad y magnetismo. Barcelona: Reverté.
Stratton, J. A. (2007). Electromagnetic Theory. Hoboken, NJ: Wiley-IEEE Press.
Elliot, R. S. (1993). Electromagnetics. History, Theory and Applications. Nueva York: IEEE.Para el desarrollo del aprendizaje práctico de la asignatura, se empleará software de análisis numérico y recursos digitales ofrecidos en el laboratorio virtual de la asignatura.
Finalmente, el profesor podrá poner a disposición del estudiante cualquier otro material complementario voluntario al hilo de las unidades didácticas o en una carpeta de material complementario.
Contenidos y programación
| SEMANAS (*) | UNIDADES DIDÁCTICAS | ACTIVIDADES DIDÁCTICAS |
|---|---|---|
| Semana 1 |
Unidad 0. Análisis vectorial 0.1. Vectores y sistemas de coordenadas ortogonales 0.2. Gradiente, divergencia y rotacional 0.3. Clasificación de campos: teorema de Helmholtz |
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| Semana 2 | Unidad 1. Introducción a las ondas 1.1. Ecuación de onda 1.2.Soluciones de D'Alembert a la ecuación general de onda 1.3. Solución armónica a la ecuación de onda 1.4. Propagación de ondas 1.5. Superposición de ondas |
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| Semana 3 | Unidad 2. El campo electromagnético 1: Campos en el espacio y en la frontera 2.1. Las fuentes del campo: carga y corriente eléctrica 2.2. Los campos eléctrico y magnético 2.3. Leyes de Gauss del campo eléctrico y magnético 2.4. Ley de Faraday-Lenz 2.5. Ley de Ampère-Maxwell 2.6. Medios electromagnéticos 2.7. Las ecuaciones de Maxwell 2.8. Campos en la frontera |
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| Semanas 4 y 5 | Unidad 3. El campo electromagnético 2: Ecuación de onda electromagnética y de potencial 3.1. Ecuación de onda electromagnético en el vacío 3.2. Ecuación de onda electromagnético en medios electromagnéticos 3.3. Potenciales retardados 3.4. El espectro electromagnético |
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| Semana 6 | Unidad 4. Ondas planas 1 4.1. Solución de onda plana a la ecuación de onda electromagnética 4.2. Ondas planas en medios sin pérdidas 4.3. Ondas planas en medios con pérdidas 4.4. Ondas planas en conductores 4.5. Polarización de ondas planas 4.6. Velocidad de grupo y dispersión 4.7. Energía del campo electromagnético: teorema de Poynting |
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| Semanas 7 y 8 | Unidad 5. Ondas planas 2 5.1. Ondas transversales en cualquier dirección 5.2. Reflexión en incidencia normal 5.3. Reflexión sobre interfases múltiples 5.4. Acoplamiento, adaptación y transformación de impedancias 5.5. Incidencia oblicua de ondas planas 5.6. Reflexión total y transmisión total |
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| Semanas 9 y 10 | Unidad 6. Sistemas radiantes 6.1. El dipolo eléctrico 6.2. El dipolo magnético 6.3. Antena de alambre delgado 6.4. Arreglo de dos elementos 6.5. Arreglos lineales 6.6. Antenas como receptores |
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| Semanas 11 y 12 | Unidad 7. Líneas de transmisión 7.1. Ecuaciones de la línea de transmisión 7.2. Propagación de señales sinusoidales 7.3. Parámetros de la línea de transmisión 7.4. Línea de transmisión infinita 7.5. Coeficiente de reflexión y COE 7.6. Línea de transmisión finita 7.7. Adaptación de impedancias |
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| Semanas 13, 14 y 15 | Unidad 8. Guías de onda 8.1. Comportamiento de las ondas en estructuras de guías uniformes 8.2. Guías de onda rectangulares 8.3. Otros tipos de guías de onda |
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| Resto de semanas hasta finalización del semestre | Estudio y preparación para el examen final, celebración del examen final y cierre de actas. | |
(*) Las fechas concretas se pueden consultar en el aula virtual de la asignatura y en la pestaña de “Precios, Calendario y Matriculación” de la titulación.
Sistema de evaluación
Durante el estudio de esta asignatura, el proceso de evaluación del aprendizaje es continuo y contempla la realización de:
- Una evaluación continua a lo largo del curso a través de acciones didácticas que supone el 40% de la nota final. Incluye la realización de los diferentes tipos de actividades de evaluación, de aprendizaje y controles.
- Actividades de aprendizaje (AA): actividades que permiten evaluar el desarrollo de las competencias al hilo del desarrollo de las unidades didácticas. Pueden adoptar el formato de foro, cuestionario, glosario u otros.
- Controles: actividades que permiten evaluar la adquisición de aspectos conceptuales y prácticos de la asignatura. Toman la forma de cuestionarios.
- Actividades de evaluación continua (AEC): actividades que permitan evaluar el alcance de ciertos hitos académicos a lo largo del cuatrimestre. Pueden adoptar el formato de informes, cuestionarios, casos prácticos, comentarios de texto, etc.
- Una de las actividades de evaluación continua, está vinculada a actividades experimentales que llevaremos a cabo en un laboratorio presencial (coordinado como el resto de actividades prácticas desde el aula de laboratorio). Esta actividad tiene por objetivo la adquisición de competencias prácticas que deben superarse necesariamente. Se celebrará en fecha que se anunciará al inicio del semestre, junto a otras actividades de laboratorio de varias asignatura del grado. Cuando circunstancias especiales impidan realizar el laboratorio en la fecha establecida en "convocatoria ordinaria", se ofrece la posibilidad de realizarlo en convocatoria extraordinaria, en fechas que serán anunciadas con suficiente antelación. En tales casos la calificación definitiva de la asignatura se producirá en las actas de la evaluación extraordinaria. En la normativa de las prácticas de laboratorio del grado, disponible en el aula central del grado, podéis encontrar cómo se regula su desarrollo y evaluación.
Un examen final presencial que supone el 60% de la nota final. Está dirigido a la valoración de las competencias y conocimientos adquiridos por el estudiante. El examen se evaluará de 0 a 10, tendrá una duración estimada de 90 minutos y será de tipo mixto, con una parte tipo test de preguntas de opción múltiple y una parte de desarrollo teórico-práctico. Dentro de la parte tipo test, los errores penalizan con el objetivo de corregir las respuestas acertadas por azar.
Para poder presentarse al examen final, tanto en la convocatoria ordinaria como extraordinaria, es imprescindible alcanzar una calificación mínima de 2 puntos sobre 4 en la evaluación continua del curso, excluida la actividad de laboratorio presencial, cuya superación es condición necesaria para superar la asignatura, ya sea en convocatoria ordinaria o extraordinaria.
Todo alumno que se presente al examen final sin reunir los requisitos establecidos para ello no puede optar a la corrección de dicho examen y llevará consigo la calificación de “suspenso” en el curso.
De acuerdo a lo establecido en la normativa de laboratorios presenciales, en caso de realizar y aprobar el examen final en convocatoria ordinaria sin haber superado la actividad de laboratorio -pero con el resto de la evaluación continua superada- se obtendrá una calificación de "no presentado" en las actas de la convocatoria ordinaria, y su nota será reservada para la convocatoria extraordinaria a expensas de superar la actividad de laboratorio.
Cuadro resumen del sistema de evaluación
| Tipo de actividad | Número de actividades planificadas | Peso calificación |
|---|---|---|
| Actividades de aprendizaje |
2
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10%
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| Actividades de Evaluación Continua (AEC) |
3
|
20%
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| Controles |
4
|
10%
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| Examen final presencial |
Si
|
60%
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| TOTAL | 100% | |
Para aprobar la asignatura, es necesario obtener una calificación mínima de 5 en el examen final presencial, así como en la calificación total del curso, una vez realizado el cómputo ponderado de las calificaciones obtenidas en las actividades didácticas y en el examen final presencial.
Si un estudiante no aprueba la asignatura en la convocatoria ordinaria podrá examinarse en la convocatoria de septiembre. El estudiante que no se presente a la convocatoria de febrero y/o de julio ni a la de septiembre, perderá automáticamente todos los trabajos realizados a lo largo del curso. Deberá en este caso matricularse de nuevo en la asignatura.
Las fechas previstas para la realización de todas las actividades se indican en el aula virtual de la asignatura.
Originalidad de los trabajos académicos
Según la Real Academia Española, “plagiar” significa copiar en lo sustancial obras ajenas dándolas como propias. Dicho de otro modo, plagiar implica expresar las ideas de otra persona como si fuesen propias, sin citar la autoría de las mismas. Igualmente, la apropiación de contenido puede ser debida a una inclusión excesiva de información procedente de una misma fuente, pese a que esta haya sido citada adecuadamente. Teniendo en cuenta lo anterior, el estudiante deberá desarrollar sus conocimientos con sus propias palabras y expresiones. En ningún caso se aceptarán copias literales de párrafos, imágenes, gráficos, tablas, etc. de los materiales consultados. En caso de ser necesaria su reproducción, esta deberá contemplar las normas adecuadas para la citación académica.
Los documentos que sean presentados en las actividades académicas podrán ser sometidos a diferentes mecanismos de comprobación de la originalidad (herramientas antiplagios que detectan coincidencias de texto con otras fuentes, comparación con trabajos de otros estudiantes, comparación con información publicada en Internet, etc). El profesor valorará si el trabajo presentado cuenta con los criterios de originalidad exigidos o, en su caso, se atribuye adecuadamente la información no propia a las fuentes correspondientes. La adjudicación como propia de información que corresponde a otros autores podrá suponer el suspenso de la actividad.
Los documentos presentados en las actividades académicas podrán ser almacenados en formato papel o electrónico y servir de comparación con otros trabajos de terceros, a fin de proteger la originalidad de la fuente y evitar la apropiación indebida de todo o parte del trabajo del estudiante. Por tanto, podrán ser utilizados y almacenados por la universidad, a través del sistema que estime, con el único fin de servir como fuente de comparación de cualquier otro trabajo que se presente.
Sistema de calificaciones
El sistema de calificación de todas las actividades didácticas es numérico del 0 a 10 con expresión de un decimal, al que se añade su correspondiente calificación cualitativa:
0 – 4.9: Suspenso (SU) 5.0 – 6.9: Aprobado (AP) 7.0 – 8.9: Notable (NT) 9.0 – 10: Sobresaliente (SB) Matrícula de honor (MH)
(RD 1125/2003, de 5 de septiembre, por lo que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en las titulaciones universitarias de carácter oficial y con validez en todo el territorio nacional).
La matrícula de honor se concede cuando el profesor lo considere oportuno en función de la excelencia de las actividades realizadas por el estudiante y las calificaciones obtenidas por el resto del grupo. No obstante, los criterios académicos de su concesión corresponden al departamento responsable de cada grado.