UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Colegiado do Curso de Graduação em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações - Patos de Minas
Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bairro Santa Mônica, Uberlândia-MG, CEP 38400-902 Telefone: -
PLANO DE ENSINO
1. IDENTIFICAÇÃO
Componente
Curricular: ANTENAS E PROPAGAÇÃO
Unidade Ofertante: FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Código: GEE530 Período/Série: 6º PERÍODO Turma: U
Carga Horária: Natureza:
Teórica: 45 Prá ca: 15 Total: 60 Obrigatória:( X ) Opta va: ( ) Professor(A): RENAN ALVES DOS SANTOS Ano/Semestre: 2021 - Semestre levo 2020/2 Observações:
2. EMENTA
Projetos e análises de antenas e propagação de ondas eletromagné cas.
3. JUSTIFICATIVA
Esta disciplina oferece ao aluno os seguintes conhecimentos sobre antenas e propagação de onda eletromagné cas:
1. Estudos sobre teoria da irradiação.
2. Estudos sobre caracterís cas gerais das antenas. 3. Estudos sobre antenas de ondas estacionárias. 4. Estudos sobre redes de antenas.
5. Estudos sobre fundamentos da teoria de aberturas. 6. Estudos sobre antenas para micro-ondas
7. Estudos sobre propagação no espaço livre. 8. Estudos sobre propagação na troposféra.
Além de novos conceitos, a disciplina u liza diversos conteúdos já vistos anteriormente no curso, com aplicação nas análises e projetos de antenas e propagação de ondas eletromagné cas. Assim, tem-se uma grande contribuição para a formação de engenheiros que irão atuar nos modernos sistemas de telecomunicações.
4. OBJETIVO
Ao final da disciplina o estudante será capaz de:
1. Conhecer a teoria da irradiação e as caracterís cas gerais das antenas. 2. Dimensionar diferentes pos de antenas.
3. Projeto e analisar enlaces de telecomunicações com modelos simples de propagação de ondas eletromagné cas.
5. PROGRAMA 1. Fundamentos de antenas
1.1. Mecanismos de irradiação
1.2. Soluções das Equações de Maxwell para o problema de radiação 1.3. Dipolo ideal
1.4. Ganho e dire vidade 1.5. Impedância da antena 1.6. Polarização da antena
1.7. Antenas em enlaces de comunicações 2. Sistemas simples de radiação
2.1. Dipolo curto 2.2. Dipolo meia onda
2.3. Antenas acima da super cie da terra 3. Conjuntos de antenas.
3.1. Fator conjunto de um sistema linear
3.2. Conjunto linearmente espaçado e excitado uniformemente 3.3. Largura do feixe e feixe principal
4. Antenas filamentares 4.1. Antenas dipolos 4.2. Dipolo em V 4.3. Dipolo dobrado 4.4. Antenas Yagi-Uda 5. Antenas faixa larga
5.1. Modo normal
5.2. Radiação do modo axial 5.3. Antenas log-periódica 6. Antenas em abertura
6.1. Radiação de uma abertura 6.2. Abertura retangular 6.3. Antenas cornetas
6.4. Antenas em abertura circular 7. Noções sobre propagação de ondas
7.1. Mecanismos de propagação 7.2. O espectro de frequência 7.3. Propagação no espaço livre
7.4. Atenuação de ondas propagando em um meio condutor imperfeito 7.5. Ondas refle das na super cie da terra
8. Propagação de ondas de super cie
8.2. Ondas de super cie sobre terra plana com antenas de transmissão e recepção elevadas com respeito ao solo
8.3. Propagação sobre terra plana, com antenas colocadas diretamente na interface 8.4. Propagação sobre super cie não homogênea e refração costeira
8.5. Problema da terra esférica 8.6. Curvatura da terra
8.7. Propagação sobre terra homogênea esférica e suave 9. Propagação troposférica
9.1. Regiões de Fresnel
9.2. Propagação sobre montanhas 9.3. Propagação sobre gume de faca
9.4. Propagação sobre múl plos obstáculos 9.5. Efeito da troposfera nas ondas de rádio
9.6. Traçado do perfil al metro do terreno levando em consideração o índice de refração da troposfera.
9.7. Ruído térmico 9.8. Figura de ruído 9.9. Potência de recepção
6. METODOLOGIA
Disponibilização de materiais e dinâmica da disciplina:
As aulas teóricas e prá cas serão apresentadas de forma síncrona na equipe Antenas e Propagação do Microso Teams (os alunos serão adicionados na sala assim que for disponibilizado a lista de matriculados no portal docente). Todo conteúdo u lizado na disciplina, na forma de slides, será disponibilizado para que o aluno possa ter como fonte de estudos no site h ps://sites.google.com/view/notas-de-aula-professor-renan na aba Ensino ➡ Antenas e propagação.
As aulas teóricas são compostas de vídeoaulas as quintas-feiras das 14:00 - 16:40. As aulas prá cas são compostas de vídeoaulas as sextas-feiras das 08:50 - 09:40. Material de apoio:
Os discentes terão acesso ao material necessário para todo seu estudo, baseado na bibliografia, disponibilizados no site h ps://sites.google.com/view/notas-de-aula-professor-renan. Este material de apoio consiste em notas de aula do professor, ar gos, sites e outros materiais selecionados para reforço do conteúdo ministrado.
Recursos necessários:
Para o bom aproveitamento dos conteúdos ministrados os alunos deverão possuir os seguintes recursos: 1. Conexão banda larga com a internet para assis r vídeoaulas e baixar arquivos e pdf.
2. Disposi vo para assis r as vídeoaulas aulas e realizar simulações (referente a parte prá ca).
3. Disposi vo com aplica vo capaz de escancear (por exemplo CamScanner) as a vidades feitas a mão (caso tenha dificuldade de fazer as a vidades digitadas).
4. Acesso ao Microso Teams (o acesso é gratuito para contas com o e-mail ins tucional).
5. É necessário acesso à ferramenta de simulação Wireless Communica ons do programa Matlab
h ps://www.mathworks.com/campaigns/products/trials/matlab.html). Controle de frequências:
É necessário obter ao menos 75% de presença na disciplina para aprovação. O controle de frequência será realizado via chamada nas vídeoaulas.
Atendimento:
A par cipação do discente no atendimento é opcional. Entretanto, o atendimento não será gravado, de modo que o aluno que não par cipar não poderá consultar as informações discu das em outra oportunidade.
O atendimento será síncrono e individual aos alunos, realizado via Microso Teams as quartas-feiras das 14:00 - 16:40.
Dúvidas também poderão ser radas de forma assíncrona, por e-mail (renans@ufu.br) e no chat do Microso Teams, durante todo o período da disciplina.
Cronograma das partes teórica e prá ca:
As aulas teóricas serão síncronas e terão uma carga horária de 150 minutos por aula (3 hora-aula) de modo que tem-se 45 horas-aula. Além disso, está previsto 9 horas-aula ao logo do semestre (em datas pré-definidas) para resolução de exercícios no formato assíncrono. Assim, a carga horária teórica total será de 54 horas-aula e o cronograma dessas aulas é dado por:
Aulas Data Conteúdo
1-3 15/07
Apresentação da disciplina
- Conteúdo programá co - Método de avaliação - Datas das provas
Capítulo 1: Introdução à antenas e propagação de ondas eletromagné cas
- Mo vações
(a) Comunicação vs telecomunicações (b) Sistemas de telecomunicações - Definições
(a) Antenas
(b) Ondas eletromagné cas
4-6 22/07
Capítulo 2: Teoria da irradiação
- Princípio de funcionamento das antenas a par r das Equações de Maxwell (a) Antena transmissora
(b) Antena receptora
- Estruturas elementares de irradiação (a) Definição
(b) Potencial magné co (c) Expressões de campo (d) Potência irradiada (e) Regiões de influência
7-9 29/07
Capítulo 3: Caracterís cas gerais das antenas
- Visão geral sobre pos comuns de antenas (a) Alguns pos de antenas
(b) Parâmetros que diferem os pos de antenas - Parâmetros de irradiação
(a) Diagrama de irradiação (b) Dire vidade
(c) Eficiência de irradiação (d) Ganho
(e) Caracterís cas das antenas de recepção - Parâmetros de impedância de entrada (a) Impedância de entrada das antenas (b) Casamento de impedâncias
10-12 05/08 Capítulo 4: Antenas de ondas estacionárias
- Linha de transmissão em circuito aberto (a) Distribuição de tensão e corrente
- Descrição simplificada do comportamento dos dipolos (a) Evolução a par r da linha simétrica
(b) Expressões de campo irradiado (c) Dire vidade dos dipolos
(d) Formato do diagrama de irradiação (e) Impedância de entrada
13-15 12/08
Capítulo 5: Redes de antenas
- Descrição geral das redes (a) Definições
- Rede linear uniforme (a) Parâmetros de análise (b) Expressão do campo total (c) Fator de rede
- Tipos de rede linear uniforme (a) Rede transversal
(b) Rede longitudinal simples (c) Rede longitudinal dupla
(d) Sistema de antenas com variação da direção do feixe irradiado
16-18 19/08
- Rede Yagi-Uda (a) Definições
(b) Rede Yagi-Uda de dois elementos (c) Projeto da rede Yagi-Uda
- Rede log-periódica (a) Definições
(b) Princípio de funcionamento
(c) Projeto da rede log-periódica de dipolos 19-21 19/08 Reposição: aula de exercícios (assíncrona)
22-24 26/08 Prova 1 (on-line)
25-27 02/09
Capítulo 6: Fundamentos da teoria de aberturas
- Definições de aberturas
- Irradiação de uma abertura retangular (a) Campo emi do por aberturas uniformes (b) Determinação dos campos
(c) Dire vidade em aberturas uniformes - Irradiação de uma abertura circular (a) Procedimento de análise (b) Determinação dos campos
(c) Dire vidade em aberturas uniformes
28-30 09/09
Capítulo 7: Antenas para micro-ondas
- Cornetas eletromagné cas (a) Definições
(b) Guia de ondas metálico (c) Cornetas setoriais (d) Corneta piramidal (e) Corneta cônica
31-33 16/09 - Antenas com refletores parabólicos (a) Distância focal (b) Dire vidade e ganho
34-36 23/09 - Antenas de microfita (a) Definições
(b) Dimensionamento da antena de microfita retangular 37-39 23/09 Reposição: aula de exercícios (assíncrona)
43-45 07/10 Capítulo 8: Propagação da onda eletromagné ca
- Propagação no espaço livre (a) Definição
(b) Irradiação em meios ilimitados
(c) Captura de um sinal por uma antena de recepção (d) Atenuação entre duas antenas no espaço livre (e) Alcance máximo do enlace
46-48 14/10
- Propagação na troposféra (a) Difração
(b) Zona de Fresnel (c) Gume de faca
49-51 21/10 Reposição: aula de exercícios (assíncrona)
52-54 28/10 Prova 3 (on-line)
- 04/11 Vista de provas
A a vidade prá ca da disciplina consis rá de análises de alguns modelos de antenas e técnicas de propagação usando principalmente o programa Antenna Toolbox Trial do Matlab R2021a. Após cada a vidade os alunos deverão entregar um relatório com as análises realizadas. A avaliação da parte prá ca será via correção desses relatórios.
As aulas prá cas serão síncronas e terão uma carga horária de 50 minutos, tendo um total de 15 horas-aula. Além disso, os alunos terão 14 horas-aula (divididas ao longo do semestre) no formato assíncrono para execução das a vidades que levarão ao projeto final. Assim, a carga horária prá ca total será de 29 horas-aula e o cronograma dessas aulas é dado por:
Aulas Data Conteúdo
1 16/07 Apresentação da parte prá ca da disciplina - Conteúdo programá co - Método de avaliação
2 23/07 Relatório 1: Análises da teoria da irradiação- Análise do dipolo de Hertz (campos irradiados, regiões de influência e potência irradiada) 3 23/07
Relatório 1: Análises da teoria da irradiação
- Análise do dipolo de Hertz (campos irradiados, regiões de influência e potência irradiada) (Assíncrona)
4 30/07 Relatório 2: Análises das caracterís cas gerais das antenas (parte 1)- Análise dos principais parâmetros de irradiação de antenas (diagramas de irradiação, abertura de feixe, dire vidade e ganho)
5 30/07 Relatório 2: Análises das caracterís cas gerais das antenas (parte 1) (Assíncrona)- Análise dos principais parâmetros de irradiação de antenas (diagramas de irradiação, abertura de feixe, dire vidade e ganho)
6 06/08 Relatório 2: Análises das caracterís cas gerais das antenas (parte 2)- Análise dos principais parâmetros de impedâncias de antenas (impedância de entrada e coeficiente de reflexão)
7 06/08 Relatório 2: Análises das caracterís cas gerais das antenas (parte 2) (Assíncrona)- Análise dos principais parâmetros de impedâncias de antenas (impedância de entrada e coeficiente de reflexão)
8 06/08
Relatório 3: Análises das antenas de ondas estacionárias (parte 1)
- Análise dos principais dos parâmetros de irradiação das antenas de ondas estacionárias (diagrama de irradiação de campo elétrico, diagrama de irradiação de dire vidade e distribuições de cargas e corrente superficial)
9 13/08
Relatório 3: Análises das antenas de ondas estacionárias (parte 1) (Assíncrona)
- Análise dos principais dos parâmetros de irradiação das antenas de ondas estacionárias (diagrama de irradiação de campo elétrico, diagrama de irradiação de dire vidade e distribuições de cargas e corrente superficial)
- Análise dos principais dos parâmetros de impedância das antenas de ondas estacionárias (parte real e imaginária da impedância de entrada e coeficiente de reflexão)
11 20/08
Relatório 3: Análises das antenas de ondas estacionárias (parte 2) (Assíncrona)
- Análise dos principais dos parâmetros de impedância das antenas de ondas estacionárias (parte real e imaginária da impedância de entrada e coeficiente de reflexão)
12 27/08
Relatório 4: Análises das redes de antenas (parte 1)
- Análise dos principais pos de redes linear uniforme de antenas (rede transversal e rede longitudinal)
13 27/08
Relatório 4: Análises das redes de antenas (parte 1) (Assíncrona)
- Análise dos principais pos de redes linear uniforme de antenas (rede transversal e rede longitudinal)
14 03/09
Relatório 4: Análises das redes de antenas (parte 2)
- Análise dos principais conceitos sobre a rede prá ca Yagi-Uda (impedância de entrada, diagramas de irradiação 2D e 3D e ganho em função do número de elementos)
15 03/09
Relatório 4: Análises das redes de antenas (parte 2) (Assíncrona)
- Análise dos principais conceitos sobre a rede prá ca Yagi-Uda (impedância de entrada, diagramas de irradiação 2D e 3D e ganho em função do número de elementos)
16 10/09
Relatório 4: Análises das redes de antenas (parte 3)
- Análise dos principais conceitos sobre a rede prá ca Log-Periódica (impedância de entrada, densidade de corrente superficial, diagramas de irradiação 2D e 3D e ganho em função do número de elementos)
17 10/09
Relatório 4: Análises das redes de antenas (parte 3) (Assíncrona)
- Análise dos principais conceitos sobre a rede prá ca Log-Periódica (impedância de entrada, densidade de corrente superficial, diagramas de irradiação 2D e 3D e ganho em função do número de elementos)
18 17/09 Relatório 5: Análises das antenas de aberturas- Análise dos principais conceitos sobre antenas de abertura retangulares e circulares (impedância de entrada e diagramas de irradiação 2D e 3D)
19 17/09 Relatório 5: Análises das antenas de aberturas (Assíncrona)- Análise dos principais conceitos sobre antenas de abertura retangulares e circulares (impedância de entrada e diagramas de irradiação 2D e 3D)
20 24/09 Relatório 6: Análises das antenas para micro-ondas (parte 1)- Análise dos principais conceitos sobre antenas cornetas eletromagné cas piramidal e cônica (impedância de entrada e diagramas de irradiação 2D e 3D)
21 24/09 Relatório 6: Análises das antenas para micro-ondas (parte 1) (Assíncrona)- Análise dos principais conceitos sobre antenas cornetas eletromagné cas piramidal e cônica (impedância de entrada e diagramas de irradiação 2D e 3D)
22 01/10 Relatório 6: Análises das antenas para micro-ondas (parte2)- Análise dos principais conceitos sobre antenas com refletor parabólico (diagramas de irradiação 2D e 3D)
23 01/10 Relatório 6: Análises das antenas para micro-ondas (parte2) (Assíncrona)- Análise dos principais conceitos sobre antenas com refletor parabólico (diagramas de irradiação 2D e 3D)
24 08/10
Relatório 6: Análises das antenas para micro-ondas (parte 3)
- Análise dos principais conceitos sobre antenas de microfita (impedância de entrada, coeficiente de reflexão, diagramas de irradiação 2D e 3D, densidade de corrente superficial e distribuição de cargas)
25 08/10
Relatório 6: Análises das antenas para micro-ondas (parte 3) (Assíncrona)
- Análise dos principais conceitos sobre antenas de microfita (impedância de entrada, coeficiente de reflexão, diagramas de irradiação 2D e 3D, densidade de corrente superficial e distribuição de cargas)
26 15/10
Relatório 7: Análises de propagação da onda eletromagné ca (parte 1)
- Análise dos principais conceitos sobre propagação no espaço livre (densidade de potência irradiada por uma antena real, atenuação entre duas antenas no espaço livre em escala linear, atenuação entre duas antenas no espaço livre em escala logarítmica e alcance máximo do enlace)
- Análise dos principais conceitos sobre propagação no espaço livre (densidade de potência irradiada por uma antena real, atenuação entre duas antenas no espaço livre em escala linear, atenuação entre duas antenas no espaço livre em escala logarítmica e alcance máximo do enlace)
28 22/10 Relatório 7: Análises de propagação da onda eletromagné ca (parte 2)- Análise dos principais conceitos sobre sobre atenuação por obstáculos
29 22/10 Relatório 7: Análises de propagação da onda eletromagné ca (parte 2) (Assíncrona) - Análise dos principais conceitos sobre sobre atenuação por obstáculos
- 29/10 Vista de notas das a vidades - 05/11 Entrega de resultados
Em resumo, a carga horária da disciplina será divida em:
Carga horária Teórica Prá ca
Assíncrona total 9 horas-aula 14 horas-aula
Síncrona total 45 horas-aula 15 horas-aula
Demais a vidades total 0 horas 0 horas
Total da disciplina 54 horas-aula 29 horas-aula
Em resumo, a carga horária da disciplina será divida em:
7. AVALIAÇÃO
O(a) discente necessita obter no mínimo, 60 pontos de 100 para obter aproveitamento na disciplina. A avaliação da disciplina será dividida em cinco partes:
1. Prova 1: Esta avaliação será os sobre os Capítulos 1 ao 5 da parte teórica da disciplina com valor de 25% da nota final da disciplina. Consis rá de uma prova aberta (toda discursiva) individual com duração de 150 minutos (horário da respec va aula). Esta a vidade será disponibilizada como arquivo na equipe Antenas e Propagação do Microso Teams no horário de inicio da aula. Durante todo o tempo prova os discentes poderão se comunicar com o docente na sala da videoaula. As avaliações deverão ser enviadas via chat do Microso Teams em até 30 minutos após o término do tempo es pulado (em caso de não entrega a nota será nula). O arquivo deverá ser legível, sendo envido em formato pdf.
2. Prova 2: Esta avaliação será os sobre os Capítulos 6 e 7 da parte teórica da disciplina com valor de 25% da nota final da disciplina. Consis rá de uma prova aberta (toda discursiva) individual com duração de 150 minutos (horário da respec va aula). Esta a vidade será disponibilizada como arquivo na equipe Antenas e Propagação do Microso Teams no horário de inicio da aula. Durante todo o tempo prova os discentes poderão se comunicar com o docente na sala da videoaula. As avaliações deverão ser enviadas via chat do Microso Teams em até 30 minutos após o término do tempo es pulado (em caso de não entrega a nota será nula). O arquivo deverá ser legível, sendo envido em formato pdf.
3. Prova 3: Esta avaliação será os sobre o Capítulo 8 da parte teórica da disciplina com valor de 25% da nota final da disciplina. Consis rá de uma prova aberta (toda discursiva) individual com duração de 150 minutos (horário da respec va aula). Esta a vidade será disponibilizada como arquivo na equipe Antenas e Propagação do Microso Teams no horário de inicio da aula. Durante todo o tempo prova os discentes poderão se comunicar com o docente na sala da videoaula. As avaliações deverão ser enviadas via chat do Microso Teams em até 30 minutos após o término do tempo es pulado (em caso de não entrega a nota será nula). O arquivo deverá ser legível, sendo envido em formato pdf.
4. A vidades prá cas: Esta avaliação será os sobre a parte prá ca da disciplina e terá o valor de 25% da nota final da disciplina. Ao longo do semestre os discentes deverão entregar sete relatórios sendo que cada terá um valor de 14,3% da nota prá ca da disciplina (3,575% da nota final da disciplina). os relatórios deverão ser enviadas via chat do Microso Teams até as 18:00 da
sexta-feira da respec va semana da aula prá ca (em caso de não entrega a nota será nula). O arquivo deverá ser legível, sendo envido em formato pdf.
Assim, o cronograma de a vidades avalia vas da disciplina é:
Avaliação Valor Data
Prova 1 25 26/08
Prova 2 25 30/09
Prova 3 25 28/10
Relatórios 25 Entrega até as 18:00 da sexta-feira da respec va semana da aula prá ca
Total 100,0
-As revisões de notas poderão ser feitas via conferência via Microso Teams nos horários de atendimento (de forma individual) e o discente deverá reservar um horário (via e-mail). Nos dia 04/11 no horário da aula teórica e 29/10 no horário da aula prá ca os discentes também poderão fazer a vistas de notas (de forma individual) de todas as a vidades.
8. BIBLIOGRAFIA
BÁSICA
RIBEIRO, J.A.J. Engenharia de antenas: fundamentos, projetos e aplicações. 1.ed. São Paulo: Érica, 2012. BALANIS, C.A. Teoria de antenas: análise e síntese. Vol. 1. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
BALANIS, C.A. Teoria de antenas: análise e síntese. Vol. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
RIBEIRO, J.A.J. Propagação das ondas eletromagné cas: princípios e aplicações. 2.ed. São Paulo: Érica, 2008. 390 p.
COMPLEMENTAR
RIOS, L.G. PERRI, E.B. Engenharia de antenas. 2.ed. rev. e ampl. São Paulo: E. Blucher, 2002. 236 p. STUTZMAN, W. L. Antenna theory and design. 2. ed. New York: J. Wiley, 1998. 648 p.
ALENCAR, M.S. QUEIROZ, W.J.L. Ondas eletromagné cas e teoria de antenas. São Paulo: Érica, 2010. 230 p.
QUEVEDO, C.P. QUEVEDO-LODI, C. Ondas eletromagné cas: eletromagne smo, aterramento, antenas, guias, radar, ionosfera. São Paulo: Pearson, 2010. 383 p.
BALANIS, C. A. Advanced engineering electromagne c. 2. ed. Hoboken, N.J.: J. Wiley, 2012. 1018p. 9. JUSTIFICATIVA PARA PARTE PRÁTICA DE FORMA REMOTA
A parte prá ca desta disciplina, em um período normal, consiste em simulações em Matlab no laboratório de informá ca e medições de antenas a par r de uma analisador vetorial de redes no laboratório de antenas e propagação. Entretanto, devido à impossibilidade de realização de a vidades presenciais, toda parte prá ca será executada a par r de simulações. Considerando que os alunos tenham acesso a um computador, a parte prá ca pode ser ministrada de forma remota u lizando alterna vas gratuitas como o programa Antenna Toolbox Trial do Matlab R2021a.
10. DIREITOS AUTORAIS
Todo o material produzido e divulgado pelo(a) docente, como vídeos, textos, arquivos de voz, etc., está protegido pela Lei de Direitos Autorais, a saber, a lei nº 9.610, de 19 de fevereiro de 1998, pela qual fica vetado o uso indevido e a reprodução não autorizada de material autoral por terceiros. Os responsáveis pela reprodução ou uso indevido do material de autoria dos(as) docentes ficam sujeitos às sanções administra vas e as dispostas na Lei de Direitos Autorais.
11. APROVAÇÃO
Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: /2021
