curs 2012-2013

Enginyeria Tècnica en Telecomunicació (especialitzada en Telemàtica)

Medis i Circuits I(12615)

1.- Objectius de l'assignatura

L'objectiu principal de l'assignatura és introduir els fonaments electromagnètics de la propagació d'ones en línies de transmissió tradicionals (cable i guia ones) i els fonaments bàsics d'anàlisi de circuits RLC. Amb aquest objectiu es presentaran les eines matemàtiques d'anàlisi i modelatge de línies de transmissió, les propietats i aplicacions d'aquest tipus de medis físics, i les eines de modelatge i anàlisi de circuits RLC.

En acabar l'assignatura, l'alumne haurà de ser capaç de modelar i analitzar circuits que utilitzin aquest tipus de medis, i haurà de conèixer el camp d'aplicació de cada tipus de línia de transmissió i els principals aspectes que cal tenir en compte a l'hora d'estendre línies de transmissió de cable i guies d'ona.

2.- Programa

Lleis de Kirchoff, teoremes bàsics d'anàlisi de circuits, funcions de transferència i filtres, Mesures logarítmiques, Introducció als medis de transmissió, propietats i modelatge dels medis de transmissió per cable,cablejat estructurat, Carta de Smith, guies d'ona i línies de cinta i microcinta.

El programa de l'assignatura inclou els temes següents:

Repàs de Lleis de Kirchoff i teoremes bàsics d'anàlisi de circuits.
Funcions de transferència i filtres.
Mesures logarítmiques.
Introducció als medis de transmissió: classificació de medis, evolució tecnològica i principis bàsics.
Propietats i modelatge dels medis de transmissió per cable (línies bifilars i cables coaxials).
Paràmetres característics de les línies de transmissió (impedància característica, velocitat de propagació, constants de la línia, VSWR, etc.).
Planificació i execució de cablatge d'edificis (cablatge estructurat).
Anàlisi de circuits de transmissió (circuit obert, acoblament d'impedàncies, curtcircuit, etc.) i Carta de Smith.
Guies d'ona i línies de cinta i microcinta (utilitat, característiques, modelatge, tipus, propietats, etc.).

La part corresponent a l'anàlisi de circuits RLC i les mesures logarítmiques (tres primers punts) s'impartirà a les hores de pràctiques, mentre que la resta de punts del programa s'impartiran a la classe de teoria i s'il·lustraran amb problemes i exercicis a la part de pràctiques.

Tant l'organització del curs com el programa poden variar durant el desenvolupament de l'assignatura.

3.- Metodologies

Les classes de teoria es basen en explicacions del professor recolzades en transparències prèviament disponibles en l'aula global. Les classes pràctiques consisteixen en resolució d'exercicis. El treball personal de l'alumne es basa en exercicis setmanals que són lliurats i avaluats i en una pràctica voluntària.

Les classes de teoria s'impartiran a la mateixa aula per a tots els alumnes de primer curs, mentre que les classes de pràctiques es realitzaran en dos grups separats per tal de facilitar la interacció entre els alumnes i el professor.

A les classes de pràctiques es resoldran exercicis seleccionats que permetin assimilar i complementar el contingut impartit a les classes de teoria. De la mateixa manera, al final de cada classe de pràctiques es proposaran una sèrie d'exercicis als alumnes que aquests hauran d'entregar al professor a la classe de problemes següent (és a dir, al cap d'una setmana).

4.- Avaluació

La nota final de l'assignatura s'obté mitjançant la següent fórmula:
Nassignatura = Màx. (Nfinal, 0,7xNfinal + 0,3xNcontrol) + Nproblemes + Npràctiques
El lliurament de problemes i pràctica són voluntàries i permeten pujar fins un màxim de 0,5 punts cadascuna.

L'avaluació de l'assignatura s'obtindrà principalment del resultat de l'examen que es realitzarà al final del trimestre sobre el contingut de tota l'assignatura.

A la meitat del trimestre es realitzarà un control parcial.

Els resultats d'aquest control parcial s'utilitzaran per "millorar" la nota que s'obtingui a l'examen de l'assignatura de la manera següent:

La nota final serà la nota més alta que s'obtingui de la comparació del resultat de l'examen amb la nota resultant de sumar de manera ponderada en un 70% el resultat de l'examen i en un 30% el resultat del control parcial.
La nota final es podrà millorar amb l'entrega dels exercicis que es proposin d'una setmana a l'altra. Aquests exercicis serviran per apujar un màxim de 0,5 punts la nota final (en cas que l'alumne entregui tots els exercicis resolts correctament). Es tindrà especialment en compte que l'alumne hagi intentat seriosament una o més vies per resoldre el problema, més que no pas el resultat numèric final. Les entregues esporàdiques o al final del curs NO serviran per apujar la nota.
Un mecanisme addicional per millorar la nota serà la puntuació que s'obtingui a la pràctica en grup que es proposarà al llarg del curs. Aquesta nota permetrà apujar un màxim de 0,5 punts addicionals la nota final.
En termes matemàtics, suposem que Nfinal és la nota de l'examen (entre 0 i 10), Ncontrol és la nota del control parcial (entre 0 i 10), Nproblemes és l'augment per exercicis (entre 0 i 0,5), i Npràctica (entre 0 i 0,5) és l'augment per l'entrega de la pràctica en grup. La nota de l'assignatura (Nassignatura) serà la que s'obtingui després d'aplicar la fórmula següent:

Nassignatura = Màx. (Nfinal, 0,7xNfinal + 0,3xNcontrol) + Nproblemes + Npràctiques

Exemple: suposem que un alumne obté un 6,2 al control i a l'examen final obté un 4,1, amb una avaluació del professor per a la part de problemes de 0,4 punts i una nota a la pràctica de 0,2 punts. En aquest cas, la nota de l'assignatura seria el màxim entre la nota de l'examen (4,1) i el resultat de realitzar l'operació 0,7x4,1+0,3x6,2 (4,73). El màxim entre aquestes dues notes seria 4,73, a què se sumarien 0,4 punts per regularitat i encert en l'execució de problemes, de manera que s'obtindria un 5,13, a què se sumarien els 0,2 punts obtinguts a la pràctica, i s'obtindria un 5,33 que seria la nota de l'alumne a l'assignatura.
En cap cas el control parcial redueix matèria.
Els beneficis de la millora de nota associats al control parcial i als exercicis setmanals només s'aplicaran en la convocatòria ordinària de l'assignatura. En conseqüència, a la convocatòria de setembre no es tindrà en compte el control parcial ni els exercicis que l'alumne hagi entregat.

Examen de l'assignatura:
Es realitzarà al final del curs, inclourà un examen de teoria (repàs de conceptes) i un examen de pràctiques (realització de problemes), i es puntuarà sobre 10. El repartiment percentual entre teoria i problemes s'indicarà prèviament a l'examen (en qualsevol cas, la part de problemes sempre tindrà més pes relatiu).
No es permetrà disposar de llibres de text ni apunts a l'examen.
En la realització de la part pràctica de l'examen es permetrà que l'alumne utilitzi un full mida DIN A-4 manuscrit pel mateix alumne on s'inclouran les dades i fórmules que l'alumne consideri rellevants per a la resolució de l'examen.
A l'examen s'haurà de disposar de calculadora amb funcions científiques (trigonometria, arrels i logaritmes).
NO ES PERMET LA UTILITZACIÓ DE CALCULADORES AMB CAPACITATS DE COMUNICACIÓ MITJANÇANT INFRAROIGS O QUALSEVOL ALTRE MEDI DE TRANSMISSIÓ, PER RAONS ÒBVIES. En conseqüència, els alumnes que disposin de calculadores amb aquestes capacitats hauran d'abstenir-se de portar-les a l'examen i utilitzar qualsevol altra calculadora (les calculadores no programables amb funcions científiques poden adquirir-se per 12 ? o 15 ?).

Control parcial de l'assignatura:
Amb l'objectiu que el mateix alumne comprovi si assoleix el nivell adequat a l'assignatura, es realitzarà un control parcial a la meitat d'aquesta.
Tal com s'ha indicat anteriorment, el control parcial s'utilitzarà per millorar els resultats de la nota de l'examen i no reduirà matèria.
L'estructura, normes i criteris d'avaluació del control parcial seran semblants a les aplicades a l'examen final de l'assignatura.

Exercicis de classe:
Cada setmana es proposaran a la classe de problemes diversos exercicis que els alumnes hauran de realitzar i entregar a l'inici de la classe de problemes següent. No s'acceptarà l'entrega de problemes fora dels terminis previstos ni en acabar la classe.
Aquests exercicis permetran que l'alumne estudiï, entengui i assimili l'assignatura durant el seu desenvolupament. La densitat i complexitat del temari fan que resulti inútil voler estudiar tota l'assignatura l'última setmana abans de l'examen sense haver treballat prèviament els problemes i la teoria. Per aquest motiu és molt recomanable realitzar i entregar els exercicis, ja que d'aquesta manera es garanteix el seguiment de l'assignatura i la detecció d'aspectes mal entesos o dificultats, amb suficient antelació per corregir-los.
Al control parcial i/o a l'examen final s'inclourà probablement al menys un exercici dels que s'hagin proposat setmanalment.

Causes d'anul·lació del control parcial i dels exercicis de classe:
En cas que es detecti que l'alumne ha entregat exercicis sense treballar-los personalment, tant aquests com el control parcial s'anul·laran i l'alumne no comptarà amb els beneficis de millora de nota associats al control parcial i als exercicis. De la mateixa manera, s'analitzarà el cas al Departament i els casos d'entrega generalitzada d'exercicis sense treball personal podran implicar un suspens en l'assignatura.
En qualsevol cas, es torna a insistir en la necessitat que l'alumne treballi els problemes de classe, no només per "por" a l'anul·lació del control i els exercicis, sinó sobretot per assimilar l'assignatura durant el curs, l'única manera d'obtenir un bon resultat a l'examen.

Criteris d'avaluació:
Tal com s'ha indicat anteriorment, els exàmens solen consistir en una part teòrica i una part pràctica (problemes). A la qualificació dels problemes es tindran en compte els criteris següents:
Molts dels errors que es fan en la resolució de problemes es poden evitar si s'utilitzen correctament les unitats en les equacions, en utilitzar la calculadora (radiants i graus, etc.) i si es té cura que les fórmules siguin homogènies quant a les unitats. Pel que fa a la puntuació, no es consideraran igual els simples errors de càlcul que els errors de càlcul que deriven en resultats absurds que els alumnes no critiquen, i que són els més greus.
Es valorarà positivament la presentació pulcra i clara dels passos seguits en la resolució de cada problema (s'hauran d'incloure obligatòriament) i la indicació del resultat final. Els exercicis en què no sigui possible seguir els passos de resolució i/o identificar la solució es puntuaran amb 0 punts.

5.- Bibliografia

Recomenada:

- R. Neri Vela, Líneas de transmisión, McGraw-Hill 1999

El llibre cobreix pràcticament la totalitat del contingut de l'assignatura als capítols 1-6. D'altra banda, inclou exercicis resolts que són útils per posar en pràctica a través de problemes la teoria que s'expliqui a classe. La biblioteca de la Universitat disposa de diversos exemplars d'aquest llibre, tot i que s'aconsella adquirir-lo, ja que els temes que s'hi tracten seran sempre vàlids pel fet de tractar-se de disciplines amb fonaments bàsics que no varien amb el pas dels anys. El llibre es pot adquirir a qualsevol llibreria tècnica especialitzada i, si no disposen de l'exemplar, en general és possible demanar-lo.

Complementària:

- Sinneman, W.: Electronic Transmission Technology: Lines, Waves abd Antennas, Sinnema, Prentice-Hall 1998

Igual que el llibre anterior, cobreix tots els medis de transmissió que s'estudiaran a l'assignatura. Si bé és més complex que el llibre Líneas de Transmisión de Rodolfo Neri, és útil per complementar la informació presentada i per aprofundir en temes específics i aplicacions pràctiques. Aquest llibre s'utilitzarà com a referència a l'assignatura Medis i Circuits II. A la biblioteca n'hi ha diversos exemplars a disposició dels alumnes. Aquesta obra està escrita en anglès. L'anglès és una constant en la vida educativa i professional dels enginyers de telecomunicació i, per tant, convé que cada alumne s'acostumi progressivament a llegir amb certa agilitat textos en aquest idioma.

- Documentación del COIT sobre proyectos cableado estructurado

Descriu la normativa que cal seguir a Espanya per realitzar aquest tipus de projectes i inclou guies per executar-los.

- STALLING, William. "Capítulo 4: Medios de Transmisión". Comunicaciones y Redes de Computadores. Madrid: Ed. Prentice-Hall, 2000. [Pàg. 101-120].

El capítol seleccionat d'aquest llibre presenta una visió panoràmica dels medis de transmissió utilitzats en telecomunicacions i les seves propietats i aplicacions. Resulta molt amè i útil com a introducció a l'assignatura. Referències a Internet

- A Internet es pot trobar una gran quantitat de textos d'altres universitats, així com programes i publicitat de productes comercials utilitzats pels enginyers per realitzar el disseny de línies de transmissió. La localització d'aquests recursos es pot realitzar mitjançant qualsevol recercador web (Google, Altavista, etc.), introduint com a paraula clau "transmission lines", "transmission line theory", "línies de transmissió" o claus similars relacionades amb el context de l'assignatura.

- Com a exemple d'aquestes referències es pot proporcionar la següent:
[1] Milenniun Education Group. Tutorial on Transmission Lines. http://www.tmeg.com/tutorials/t_lines/t_lines.htm. [Consulta realitzada el 3 de gener de 2002]. Text breu i concís que resumeix en molt poques pàgines els paràmetres fonamentals de les línies de transmissió.

Tal com s'ha indicat anteriorment, a Internet es poden trobar moltes més referències interessants amb cursos complets que cobreixen tot el programa de l'assignatura. Els alumnes que estiguin interessats a obtenir més referències, a banda de realitzar la recerca a Internet poden consultar referències addicionals amb el professor.