Implementação de experimentos para o ensino de propagação de sinais em meios guiados e espaço livre

Projeto financiado pela Chamada Interna 13/PRPPGI/2015 - Campus São José

Aluno bolsista: TBD (área de telecomunicações)

Professor orientador: Saul Silva Caetano

Período de execução: maio a novembro de 2015.

Proposta

Introdução e Justificativa da Proposição

O ensino de meios de transmissão guiados e da propagação de sinal em espaço livre nos cursos de telecomunicações do campus São José tem sido predominantemente teórico. Atividades de laboratório associadas a propagação de ondas eletromagnéticas, por vários anos, foram inviabilizadas pela falta de geradores e equipamentos de medição de sinais com frequências superiores a 100 MHz.

Nos últimos anos foram adquiridos um gerador de RF e um analisador de espectro os quais permitem a geração e medição de sinais propagados com frequências até 2,5 GHz. Esses equipamentos minimizaram os problemas básicos para realização de experimentos de propagação de sinal em meios guiados e no espaço aberto. Porém é necessário seleciornar e sistematizar um conjunto de experimentos que possam ser realizados em laboratório.

Experimentos para medição e/ou avaliação de impedância característica, tempo de propagação, atenuação, casamento de impedância, reflexão e outros aspectos associados a transmissão de ondas eletromagnéticas demandam a confecção de linhas e antenas para testes e o estudo de técnicas de medição que diminuam erros devido aos problemas de acoplamento do meio físico com o gerador e com o equipamento de medição.

O presente projeto destina-se ao estudo e confecção/aquisição de linhas e antenas para uso em experimentos de laboratório e a definição de técnicas de medição que possam ser executadas com os equipamentos disponíveis no campus. Através dessas atividades objetiva-se definir um conjunto de roteiros de experimentos e kits de componentes para serem utilizados nas aulas dos cursos técnico e dos cursos superiores da área de telecomunicações.

Objetivos do Projeto

Este projeto visa a construção/aquisição de componentes e a definição de roteiros para execução de experimentos associados ao estudo de propagação de ondas eletromagnéticas em meios de transmissão guiados e no espaço aberto. Pretende-se alcançar esse objetivo através da concretização dos seguintes objetivos específicos:

1) Estudo e seleção de experimentos relevantes para o ensino de propagação de ondas em meios guiados e no espaço aberto. 2) Construção ou aquisição de linhas de transmissão, antenas e dispositivos de acoplamento necessários para realização dos experimentos selecionados. 3) Elaboração e validação de roteiros para execução dos experimentos selecionados. 4) Organização dos kits de componentes e da documentação para os experimentos.

Principais Contribuições do Projeto

Com a elaboração dos roteiros de experimento o projeto permitirá uma mudança na forma de abordagem do ensino da transmissão de ondas eletromagnéticas. Os alunos poderão realizar experimentos que comprovem ou permitam a análise dos efeitos do meio na propagação do sinal, aproximando os estudos teóricos das condições reais de propagação do sinal. Considerando as disciplinas atuais o projeto impactará as disciplinas de cabeamento estruturado e radiotransmissão do técnico integrado, projeto integrado II do técnico subsequente e antenas e meios guiados da engenharia.

Metodologia do Projeto

O desenvolvimento do projeto seguirá as etapas indicadas abaixo:

1. Pesquisa e seleção de experimentos associados ao ensino de propagação de ondas: Através de levantamento bibliográfica e pesquisa em sites de instituições de ensino será elaborada uma listagem de experimentos realizados em cursos de graduação e técnicos relativos ao tema do projeto. Cada experimento será analisado quanto a sua relevância para o ensino recebendo uma pontuação. Através dessa pontuação serão escolhidos os experimentos mais relavantes. 2. Construção e/ou aquisição dos componentes necessários para montagem dos experimentos selecionados na etapa 1: para cada experimento selecionado serão identificados os componentes necessários para sua execução e analisada a possibilidade de aquisição de componente comercial ou a construção do mesmo no IFSC. 3. Elaboração e validação de roteiros para execução dos experimentos selecionados: para cada experimento serão elaborados roteiros, levando em consideração o público-alvo, alunos dos cursos técnicos ou dos cursos de graduação. Os roteiros serão testados e validados. 4. Organização dos kits de componentes e da documentação para os experimentos; Como etapa final do projeto cada roteiro será transcrito para o wiki do campus e para cada experimento serão organizados 9 kits para uso em aula.

Cronograma

atividade	Maio	Junho	Julho	Agosto	Setembro	Outubro	Novembro
Levantamento/análise e classificação de experimentos meios guiados	X
Levantamento dos itens a serem adquiridos/ construídos para os experimentos meios guiados	X
Levantamento/análise e classificação dos experimentos propagação no espaço aberto		X
Construção/ aquisição de componentes dos experimentos de meios guiados						X	X
Levantamento dos itens a serem adquiridos/ construídos para os experimentos propagação no espaço aberto			X
Construção/aquisição de componentes propagação espaço aberto				X
elaboração e validação dos roteiros					X
organização e documentação final							X

Referências Bibliográficas

1. Wentworth, Stuart M. Eletromagnetismo Aplicado: abordagem antecipada das linhas de transmissão, Bookman, 2008.
2. Colier, Richard Transmission Lines: Equivalent Circuits, Electromagnetic Theory, and Photons. Cambridge University Press, 2013.
3. Rios, Luiz G. & Perri, Eduardo B. Engenharia de Antenas, Edgard Blucher, 2002