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LaSalleOnLine^ INGENIERÍAS

TEORÍA DE ANTENAS

Guía de estudio

Jaume Anguera y Antonio Pérez

Creative Commons Deed

Creative Commons License Deed

Reconocimiento – No Comercial – Sin Obra Derivada 2.5 España

 Usted es libre de:

Copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra.

 Bajo las condiciones siguientes:

Reconocimiento. Se tiene que referenciar esta obra a Jaume Anguera y Antonio Pérez – Ingeniería La Salle (Estudios Semipresenciales).

No comercial. No se puede utilizar esta obra para fines comerciales.

Sin obras derivadas. No se puede alterar, transformar o generar una obra derivada a partir de esta obra.

 Al reutilizar o distribuir la obra, tiene que dejar bien claro los términos de la licencia de esta obra.

 Alguna de estas condiciones puede no aplicarse si se obtiene el permiso del titular de los derechos de autor.

 No hay nada en esta licencia que menoscabe o restrinja los derechos morales del autor.

Los derechos derivados de usos legítimos u otras limitaciones reconocidas por ley no se ven afectados por lo anterior.

Créditos

 Autor: Jaume Anguera y Antonio Pérez

 Editor: Lluís Vicent

 Coordinación lingüística: Sara Laso

 Maquetación: Víctor Miras

Sesión 19: Interpretación física de las agrupaciones. Agrupaciones bidimensionales

Nota: El presente libro se amplía y revisa curso tras curso. Hay muchas cosas que se pueden mejorar y detallar. Agracemos vuestros comentarios mediante correo electrónico a: jaumean@salle.url.edu.

Muchas gracias, Los autores Septiembre 2008

El Dr. Anguera es revisor en las siguientes revistas científicas: IEEE Transaction on Antennas and Propagation, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE Antennas and Propagation Magazine, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, IEE Electronics Letters, ETRI Journal (Electronics and Telecommunications Research Institute, South Korea), PIER (Progress in Electromagnetic Research) así como de varios congresos nacionales e internacionales. Es editor en Scientific & Academic Publishing en la sección de Electrical and Electronic Engineering.

Ha ejercido de "session chair" y ha estado en el comité científico de varios congresos del área de antenas y propagación electromagnética.

Ha participado en 10 proyectos nacionales del Ministerio de Ciencia y Tecnología algunos de ellos como investigador principal.

Es senior member IEEE (sección de Antennas and Propagation, y sección Education). Está colegiado por el Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación..

Desde 2005 dirige proyectos de investigación sobre antenas pequeñas y multibanda para dispositivos móviles en el marco de Colaboración entre el Depto. de Electrónica y Telecomunicaciones de la URL y en la empresa de tecnología Fractus. Los estudiantes que han elaborado sus trabajos dentro de este marco han sido galardonados con premios a los mejores trabajos de fin de carrera otorgados por el Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación (COIT), por el Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos de Telecomunicación (CITT), y por el programa Arquímedes del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Su curriculum-vitae aparece en Who'sWho in the World , Who'sWho in Science and Engineering, Who'sWho in Emerging Leaders y en 2000 Outstanding Intellectuals of the 21st century (International Biographical Centre).

Más información sobre el autor en: http://web.salle.url.edu/~jaumean/

Antonio Pérez nació en Barcelona, en 1976. Recibió el título de Ingeniero Técnico en 1999, Ingeniero Superior en Electrónica, en 2001; Ingeniero Superior de Telecomunicación en 2003 y Doctor en Electrónica por la Universidad Ramon Llull (URL) en 2008. Su tesis doctoral recibió la máxima calificación: excelente cum-laude. En 2003 cursa el Máster en Gestión de Proyectos de Ingeniería y Arquitectura La Salle.

Es miembro del Departamento de Comunicaciones y Teoría de la Señal de Ingeniería y Arquitectura La Salle desde el año 2000. Aquí se forma como técnico de proyectos del Laboratorio de Comunicaciones y Compatibilidad Electromagnética La Salle (LabCOM). Posteriormente, en 2002, pasa a ser coordinador y jefe de proyectos del Área de Transferencia de Tecnología. Desde el año 2006 es Director de Calidad de las quince Áreas de conocimiento que forman Transferencia de Tecnología La Salle.

Desde el año 2002 es miembro del Grupo de Investigación en Electromagnetismo y Comunicaciones de la Escuela Técnica Superior de Electrónica e Informática La Salle (Universitat Ramon Llull), el cual es Grupo de Investigación Emergente. Desde 2003 es miembro de la sociedad "Electromagnetic Compatibility Society (Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE) " y de "IEEE Spanish EMC Chapter". Ha participado en tres proyectos CICYT concedidos por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, y ha colaborado indirectamente en otros dos. De estos proyectos surge la tesis doctoral basada en la "caracterización multimodal de filtros de red y equipos

electrónicos". Es autor de 20 publicaciones en revistas y congresos de reconocido prestigio.

Desde 2000 al 2006, ha impartido clases de antenas, medidas electrónicas, prácticas de compatibilidad electromagnética, cálculo numérico, prácticas de cálculo numérico y matemáticas básicas. Ha dirigido 20 proyectos de final de carrera.

Agradecimientos

Los autores quieren expresar su sincero agradecimiento:

 A los alumnos de ingeniería de Telecomunicación y Electrónica de la Universidad Ramón Llull que desde el año 1999 han cursado antenas y que con sus aportaciones han hecho posible una gran mejora en el presente libro.  A la empresa de tecnología Fractus en Barcelona, por poder contar con su laboratorio de antenas para la obtención de algunos de los resultados aquí incluidos. Asimismo, por la cesión de material gráfico.  A la Dr. Marta Martínez del Department of Antennas & ME Modelling, IMST Kamp- Lintfort, Alemania, por el material sobre arrays (agrupaciones de antenas) microstrip. Al Dr. Jian X. Zheng de la empresa Zeland, Fremont, USA por la cesión de resultados de simulación electromagnética.  A los profesores Carlos del Río y Jorge Teniente del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Pública de Navarra, por la cesión de material sobre bocinas.  Al profesor Jean-Pierre Daniel de la empresa Advanten de Rennes, Francia, por la cesión de material sobre antenas fabricadas con esponjas metalizadas.  Al profesor Salvador González, del Departamento de Electromagnetismo y Física de la Materia de la facultad de física de la Universidad de Granada por el material sobre radiación de lentes y análisis temporal de la radiación.  A la empresa FEKO por la cesión de material sobre radiación en estructuras complejas.  A Ernest Cid de la empresa WaveControl de Barcelona, por el material sobre bocinas en sistemas de medida.  A Ramiro Quintero, Alfonso Sanz, Enrique Martínez de la empresa FICOSA International, Advanced Communications BU por el material sobre antenas integradas en coches.  Al profesor Sungtek Kahng del Dept. of Information & Telecommunication Engineering de la universidad de Incheon, Corea del Sud por antenas con metamateriales.  Al profesor David A. Sánchez del Dept. Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad Politécnica de Cartagena i de la empresa EMite Ing, Murcia por el material sobre cámaras reverberantes.  A la empresa Spinner GmbH por el material sobre conectores y líneas de transmisión  Al Dr. Pavel Miškovský del CTTC (Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya), Castelldefels por la cesión sobre método de medida de eficiencia.  Al Dr. Edouard Rozan de l‟empresa Wireless BCN, Barcelona per la cesión sobre material de antenas Yagi-Uda  A María del Mar Miñana de la empresa Schmid & Partner Engineering AG en Suiza por la cesión de material sobre simulación Semcad y medidor de SAR  Al profesor Stuart A. Long de University of Houston, Texas, USA, por su cesión de material de antenas dieléctricas  Al artista Santiago Martínez Peral, Madrid, por su concepción del logotipo de la Universidad Ramon Llull transformado en fuente radiante de conocimiento y a la vez receptora de las necesidades de la sociedad.  Al profesor Lluís Vicent por el apoyo y el empuje para que estos apuntes contaran con toda la ayuda necesaria.

 A Sara Laso y Marc Segarra por su ayuda en la corrección del lenguaje y maquetación del documento.  Al apoyo de los miembros del GRECO (Grupo de Investigación en Electrónica y Comunicaciones) de la URL.

El árbol de la ciencia, transmisor del conocimiento hacia la sociedad y receptor de sus necesidades. Dibujo gentileza del artista y pintor Santiago Martínez Peral, Madrid 2008, realizado expresamente para esta edición.

Finalmente, el libro termina con una introducción a las antenas de banda ancha y a las que son independientes a la frecuencia. Quiero acabar deseando mucho éxito a la iniciativa de hacer un libro de antenas y animando a los autores a continuar esta tarea escribiendo nuevas obras.

Màrius Sorolla Ayza Catedrático de Universidad Laboratorio de Ondas Milimétricas y Terahercio Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Universidad Pública de Navarra

Sesión 1: Introducción a las antenas

FICHA DE LA SESIÓN

 Duración: 1 hora  Dedicación: 1 hora

OBJETIVOS

El objetivo de esta sesión es ubicar el papel del ingeniero dentro del mundo de las antenas y tener una visión global de los contenidos analizados a lo largo del curso.

CONTENIDOS

En esta sesión se presenta el papel del ingeniero en el campo de las antenas, definiremos antena y veremos qué tipos de antenas estudiaremos a lo largo del curso. Detallaremos qué herramientas matemáticas existen para el análisis y la síntesis de antenas y, finalmente, explicaremos el estado del arte.

1. Introducción a las antenas

1.1. El papel del ingeniero en las antenas

Teléfonos móviles, ordenadores con conexión wireless , headset s, libros electrónicos, edificios inteligentes, aparatos médicos wireless , cámaras wireless , son algunos ejemplos de nuestra realidad sin hilos. Esta realidad le está otorgando a la antena un protagonismo y una responsabilidad nunca pensada. Es por tanto necesario que un ingeniero de telecomunicación/electrónico tenga nociones básicas conjugadas con algunas dosis más específicas de antenas para tal de poder saber y entender cómo la antena de un sistema podrá realizar correctamente sus funciones.

El contenido de la asignatura está pensado tanto para aquellos ingenieros que se dedicarán al campo del diseño de antenas como a aquellos en que la antena será una parte de un sistema. En el primer caso, la asignatura permite introducirse en un vasto campo. Los conceptos aquí estudiados servirán para irse abriendo paso en fases más complejas de diseño de antenas. El perfil de este tipo de ingenieros es creatividad i con una base tecnológica/científica muy amplia. Los ingenieros más creativos son piezas clave en empresas de base tecnológica donde los activos de la empresa son aparte del producto, la propiedad intelectual como el caso de las patentes. En este campo, los ingenieros tienen el rol relevante de la creación del portfolio de patentes de la empresa en el papel de inventores de nuevas tecnologías y técnicas de antenas. En el segundo caso, los conocimientos de antenas servirán al ingeniero de sistemas entender las características generales, ventajas y limitaciones de la antena y poder optimizar (ej: funcionamiento, integración, costes) una parte enormemente transcendente de la cadena de un sistema de telecomunicación. Y es que las antenas en su vertiente de producto llevan inherente otros aspectos que el ingeniero ha de tener en cuenta: robustez y estabilidad mecánica, materiales ligeros con pocas pérdidas, costes competitivos, facilidad de integración, entre otros aspectos.