Implementación de prácticas de laboratorio para la materia de Radiación y Propagación

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Título :	Implementación de prácticas de laboratorio para la materia de Radiación y Propagación
Autor :	Gastaldi Perez, Juan Bernal Diaz, Arcelia
Fecha de publicación :	2016
Resumen :	Actualmente, el área de las comunicaciones electrónicas está teniendo una constante evolución y transformación, lo cual impacta de forma muy notoria en los sistemas de comunicación existentes. Tal es esta situación que se produce un constante cambio en las plataformas de comunicaciones, ya que se van adoptando nuevas y mejores tecnologías, así como equipos de última generación. Estos motivos antes mencionados hacen necesario entonces que los nuevos profesionales en el área de las comunicaciones tengan y obtengan todos los conocimientos necesarios sobre el tema. Pero también es muy importante que tengan las bases sólidas de lo que es y la importancia que representa la implementación de un sistema electrónico de comunicaciones. Un elemento muy importante en el sistema de comunicaciones es precisamente la forma en la que la información es enviada. Los medios de transmisión inalámbricos proporcionan ventajas muy interesantes, debido a que no precisan de medios guiados para le entrega de información. Por ello, el tema de radiación y propagación es un elemento medular que el profesional en comunicaciones debe conocer a la perfección, con el fin de determinar cómo y cuál es la mejor forma de emir señales de radio con la información que se desea entregar con la más alta calidad y sin perdidas. Es importante señalar que la asignatura de Radiación y Propagación, segun el mapa curricular, conlleva un laboratorio de manera obligatoria, el cual, debido a la carencia de practicas y equipo, no se imparte. Por esas razones, se pretende implementar un conjunto de prácticas sobre el tema de radiación y propagación que mejore el aprendizaje en los estudiantes de ingeniería eléctrica y electrónica del área de comunicaciones. Tales prácticas, apoyadas con el equipo adecuado y con las características idóneas, tienen como objetivo mejorar la comprensión de los temas que son discutidos en las clases teóricas de la asignatura mencionada. Teniendo el equipo adecuado para realizar dichas actividades otorga la posibilidad de que sea empleado en todas las materias del área de comunicaciones, no solo para la asignatura antes mencionada. Además, no solo los estudiantes ser verán beneficiados, sino que toda la comunidad académica podrá tener una herramienta a su alcance para enriquecer las actividades escolares y mejorar así el proceso de enseñanza aprendizaje que tanto se necesita que los estudiantes tengan.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5268
metadata.dc.contributor.responsible:	Gastaldi Perez, Juan
metadata.dcterms.callforproject:	2016
metadata.dc.coverage.temporal:	2016-2018
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura nivel superior
metadata.dc.description.objective:	El objetivo general de esta propuesta de prácticas es aplicar los conocimientos adquiridos en la asignatura de Radiación y Propagación. Es importante señalar que esta, segun el mapa curricular, conlleva un laboratorio de manera obligatoria, el cual, debido a la carencia de practicas y equipo, no se imparte. Estas prácticas seran desarrolladas para ser implementadas solamente haciendo uso de una computadora con el software de licencia libre 4NEC2 instalado, dado que no se cuenta con el material y equipos adecuados. Y con el objetivo de cubrir la necesidad de material didáctico para el Laboratorio de Radiación y Propagación. Mediante la realización de estas prácticas, el alumno podrá analizar y comprender mejor la radiación de ondas electromagnéticas en antenas, haciendo énfasis en la obtención de parámetros eléctricos, físicos, patrones de radiación y la correcta interpretación de la información obtenida. También se realizará un estudio para la propagación de ondas terrestres en diversos ambientes físicos de trabajo, donde se comprenderá que las propiedades físicas del suelo afectan a las ondas electromagnéticas. Las practicas a desarrollar cubren lo marcado en el plan de estudios de la materia citada anteriormente y van ligadas con la teoría, poniendo a prueba los conocimientos adquiridos. Al término de estas prácticas el alumno tendrá el conocimiento necesario para analizar, simular, comprobar e incluso diseñar una antena con el software usado para determinadas aplicaciones.
metadata.dc.description.hypothesis:	Se pretende implementar un conjunto de prácticas sobre el tema de radiación y propagación que mejore el aprendizaje en los estudiantes de ingeniería eléctrica y electrónica del área de comunicaciones. Es importante señalar que la asignatura de Radiación y Propagación, segun el mapa curricular, conlleva un laboratorio de manera obligatoria, el cual, debido a la carencia de practicas y equipo, no se imparte. Las prácticas, apoyadas con el equipo adecuado y con las características idóneas, tienen como objetivo mejorar la comprensión de los temas que son discutidos en las clases teóricas de la asignatura mencionada.Estas prácticas están diseñadas para los alumnos que cursen el laboratorio de la materia Radiación y Propagación, abarcando los temas esenciales del temario de tal forma que no exista ninguna discrepancia entre laboratorio y teoría; haciendo énfasis en que las practicas aparecen en el orden en que el temario lo marca. Además, estas prácticas buscan dar un estudio más profundo sobre las antenas por medio de un software para analizar sus características eléctricas y físicas, con el fin de comprender mejor la Radiación y Propagación de ondas electromagnéticas, sin hacer uso de equipo con el cual no se cuenta, y de forma que el alumno pueda ser más crítico en el análisis, dejando de un lado las practicas demostrativas, es decir, que el estudiante realice las prácticas directamente. Es importante mencionar que estas prácticas buscan que el alumno sea más analista en la obtención y estudio de cada parámetro obtenido en cada antena bajo estudio en las diversas prácticas. Además de eso, tienen como finalidad que el estudiante obtenga una interpretación física de lo que está sucediendo, del significado físico del valor obtenido en la directividad, en la eficiencia, en la resistencia óhmica, etc. Todas las prácticas propuestas cuentan con un objetivo, introducción y un desarrollo en el que viene explicado paso a paso lo que estará trabajando con el software, además de un cuestionario previo, una lista con el equipo requerido y material. El software utilizado, 4NEC2, es de distribución libre y su elección fue por su tamaño, por ser simple de manejar, realiza simulaciones rápidas, permite la creación de antenas de todo tipo, permite editar los parámetros de antenas, tiene bastante información en la red, además de contar con ejemplos cargados que son de gran utilidad para trabajar. El objetivo de estas propuestas de trabajo, es que lleguen a ser de gran utilidad a próximas generaciones que opten cursar la materia de Radiación y Propagación.
metadata.dc.description.strategies:	Dado que la asignatura de Radiación y Propagación, segun el mapa curricular, conlleva un laboratorio de manera obligatoria, el cual, debido a la carencia de practicas y equipo, no se imparte, se va a implementar un conjunto de prácticas sobre el tema de radiación y propagación con el objetivo de permitir al estudiante conocer, en primera instancia a través de la simulación de todos los procesos de transmisión por el medio espacio libre, las necesidades, problemáticas, requerimientos, elementos y herramientas adecuados para garantizar que la implantación de un sistema de comunicaciones inalámbricas será viable, confiable y seguro, y que la entrega de información será total y sin perdidas. La primera práctica Introducción al software 4NEC2, tiene como finalidad que el alumno pueda interactuar con este software analizando un dipolo simple. Con ella el alumno podrá conocer el entorno del software y las diversas ventanas que aparecen para la obtención de parámetros eléctricos y físicos de la antena en estudio. Para la práctica número dos Antena Isotrópica, se busca dar un estudio profundo en los patrones de radiación y comenzar a utilizar el concepto de ganancia. Reforzando lo aprendido en la primera práctica y comenzar a hacer análisis con los parámetros obtenidos de las ventanas. A partir de la práctica tres se comienza a trabajar con más de una ventana en forma paralela, para la obtención de parámetros eléctricos y físicos, es decir, que ya familiarizado el alumno con el entorno ahora se enfocará en la obtención de los valores como ganancia, impedancia, frecuencia de resonancia, corriente, voltajes, potencia radiada, etc para poder calcular otros parámetros como directividad, eficiencia, resistencia óhmica, resistencia de radiación, entre otros. La propuesta cuatro de nombre Arreglo de antenas tiene la finalidad de hacer todo un análisis de las características físicas y eléctricas, para poder ver cómo algunos parámetros afectan en el patrón de radiación y, como consecuencia directa, a la emisión de ondas electromagnéticas de las antenas que forman un arreglo lineal. En la práctica cinco Antena Yagi se realizará un estudio profundo al simular la antena Yagi. El objetivo de modificarle ciertos parámetros físicos es para visualizar cómo esta antena sufre cambios interesantes en su patrón de radiación y en consecuencia directa, a su directividad. En las prácticas seis Antenas Básicas I y siete Antenas Básicas II se busca estudiar cuatro antenas que son: la antena cuadrada, la de espira circular, la helicoidal y la parabólica. Para la número seis se analizaran a las primeras dos, mientras que en la número siete se trabajará a las últimas dos antenas. Lo anterior se desarrollará para la obtención de los parámetros eléctricos, patrones de radiación y las gráficas características de cada antena bajo análisis. Para la última práctica, se abordará un estudio de las ondas terrestres y cómo estas son propagadas por las antenas. Simularemos el entorno físico o ambiente de trabajo en que la onda se propagará, con la finalidad de ver las condiciones necesarias que permitirán una propagación eficiente, pero de manera simultánea ver qué parámetros eléctricos, así como la directividad, ancho de haz, ganancia, potencia radiada, entre otros, serán afectados. Es necesario remarcar que el término ambiente de trabajo no debe confundirse con entorno del programa o ambiente del software 4NEC2, el primero hace referencia a ambientes físicos como espacio libre, agua a 20°C, zona industrial, entre otros; mientras el segundo hace referencia a todas las ventanas que surgen del uso del programa usado para simular. El objetivo de estas propuestas de trabajo, es que lleguen a ser de gran utilidad a próximas generaciones que opten cursar la materia de Radiación y Propagación.
metadata.dc.description.goals:	PRIMER AÑO Se revisará el temario de la materia de Radiación y Propagación, para determinar los temas importantes que deben ser tomados en cuenta para su desarrollo en prácticas de laboratorio. A partir de la revisión, se iniciará con el planteamiento de cada una de las prácticas, con el fin de definir el contenido de cada una de ellas, para que exista una relación entre el tema de teoría y la actividad a desarrollar el en laboratorio. Una vez instrumentadas las practicas, se procederá a implementar cada una de ellas, con el propósito de hacer ensayos con estas y conocer el resultado correcto, así como revisar que la estructura de desarrollo sea clara y comprensible para el estudiante, a fin de que se obtenga siempre el dato esperado en cada una de las actividades del laboratorio. Obtenidos los resultados adecuados en cada una de las prácticas, se procederá a generar un compendio de estas actividades en un librillo de prácticas sobre la materia de Radiación y Propagación. SEGUNDO AÑO Una vez implementadas las prácticas, el siguiente paso consistirá en revisar el equipo con el que se cuenta con el fin de que pueda ser utilizado en otras materias del laboratorio de comunicaciones, de tal manera que se utilicen y se exploten todas las capacidades de la herramienta obtenida. Esto implicará entonces revisar los temarios de otras materias del área de comunicaciones para determinar cuáles de ellas pueden ser auxiliadas con el equipo adquirido. Por consiguiente, se realizará otro planteamiento de prácticas para las materias que si puedan ser apoyadas con el equipo adquirido, de tal manera que se logre satisfacer el mismo objetivo, pero con otras asignaturas del área de comunicaciones. Instrumentar y comprobar las prácticas planteadas será uno más de los objetivos a cubrir, de modo que el equipo sea utilizado completamente y a su máxima capacidad en el laboratorio de comunicaciones. Todo esto terminará con la generación de librillos de prácticas sobre el área de comunicaciones que habrán de cumplir con el objetivo de mejorar el proceso de enseñanza aprendizaje en el laboratorio citado.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El proyecto original se cumplió, dotar a la asignatura de Radiación y Propagación de prácticas de laboratorio que reforzarán los conceptos teóricos vertidos en la clase, incluso se superó la espectativa que se tenia. Para poder llevar a cabo las mediciones en Campo se planteo utilizar un equipo que durante el proceso del proyecto sufrio incremento en el costo pero se subsano con el estudio de otros que cubrieron las espectativas originales. Queda pendiente y está en proceso de creacion de un "Taller de Diseño y Construcción de Antenas" con las consiguientes mediciones reales en campo, con los problemas que conlleva la influencia del medio ambiente como son temperatura, vegetación, edificaciones, etc. para lo cuál se utilizará el equipo de última adquisición: RANGERNeo+ATSC Advanced Multifunction TV & Satellite Analyser.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	De acuerdo con el objetivo establecido en un inicio, al plantear las practicas del laboratorio para la asignatura de Radiación y Propagación, los resultados abtenidos con la implementación de dichas prácticas es totalmente satisfactorio ya que, por medio de la guia que implica este conjunto de practicas, el estudiante tiene una visión desde otra perspectiva, en este caso la virtual, de cómo es que se realiza un proceso de radiación de ondas electromanéticas a través del espacio libre con el fin de transmitir información, en este caso sin necesidad de utilizar medios guiados. También es importante resaltar el hecho de que existen diferentes patrones de radiación que permiten la transmisión de ondas en diferentes modalidades, es decir, tener un patrón de radiación multidireccional, para una difusión de señales en todas direcciones, o bien uno del tipo totalmente direccionado, que es cuando se requiere enviar información de forma focalizada. Aqui cabe señalar que, dependiendo de los patrones de radiación, la potencia, la forma de la antena y el medio de propagación, entre otros, son factores que se deben tomar en cuenta para garantizar una buena radiación y propagación de la información. Gracias a este compendio de practicas y al software manejado se puede concluir que el objetivo ha sido cubierto de forma satisfactoria, tomando en cuenta las necesidades establecidas en el compendio de temas que se involucran en la materia de Radiación y Propagación, del modulo de comunicaciones en la carrera de Ingeniería Eléctrica-Electrónica. Por otro lado, y gracias al grupo de practicas desarrolladas, se sugieren algunas actividades de laboratorio para otras materias, recordando que algunas de ellas tiene cierta ingerencia de lo que es la radiación y la propagación de las ondas. En este sentido, ese otro objetivo tambien ha sido satisfecho al sugerir algunas actividades con el software de simulación y algunas de estas practicas. Ademas, al ser un software con muchas prestaciones, estas primeras sugerencias pueden ser alteradas o modificadas para cubrir los objetivos de estas otras materias contenidas en el area de comunicaciones de esta ingenieria, como podrían ser las asignaturas de : Sistemas de Comunicaciones I, Teoría Electromagnética y Radio Microondas y Satélites. En conclusión, y de acuerdo con lo expuesto en parrafos anteriores, es claro que los objetivos planteados para la realización de este proyecto han sido cubiertos de forma satisfactoria gracias a los apoyos otorgados a este efecto, a lo largo de la duración del mismo. Además, estos recursos otorgados podrán seguir siendo utiles en un futuro próximo para las siguientes generaciones de estudiantes de ingenieria, debido a la constante actualización de la herramienta utilizada.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores Aragón
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible:	Bernal Diaz, Arcelia
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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