bảo đặc tính nén được các mức búp phụ theo một giá trị nhất định (ở đây là 20dB).
3.3 Tính toán giới hạn hướng điều khiển quét búp sóng trong hệ anten Dolph-Chebyshev Chebyshev
Theo như đồ thị phương hướng trên hình 3.7 ta thấy rằng :
- Khi điều khiển giảm α qua giá trị α α= min sẽ làm tăng giá trị hàm phương hướng Fφ π= qua giá trị r (r=10−( /20)R là biên độ cực đại phụ ngoài góc φ π=
). Vì vậy, Fφ π= =r chính là điều kiện để xác định αmin . Tức là khi giá trị hàm phương hướng tại φ π= đạt tới giá trị r, khi đó giá trị của αmin đã được xác định.
- Một vấn đề quan trọng nữa là cần phải xác định được hệ số phân bố dòng điện ai trong hệ anten Dolph-Chebyshev. Bài toán này được giải quyết bằng
một chương trình tính toán trong phần mềm matlab có tên là chebarray(M, sldb), ( trong đó M là số phần tử của hệ anten và sldb là mức nén cực đại phụ mong muốn) do tác giả Peter S.Simon viết
Như vậy để tính toán được giá trị hướng điều khiển quét búp sóng cực tiểu, ta sẽ sử dụng phần mềm Matlab. Đây là một công cụ khá hữu ích trong việc tính toán và cả đồ họa. Ta có thể khái quát chung vài nét về phần mềm này như sau:
Chúng ta có thể gõ trực tiếp các câu lệnh, cũng như chương trình con nào đó trong cửa sổ giao diện trên.
Phần mềm matlab có chứa rất nhiều các hàm toán học có sẵn, khi sử dụng ta chi cần gọi ngay hàm đó là có thể sử dụng được, một số hàm toán học cơ bản, thường hay sử dụng khi chúng ta mô phỏng anten:
abs(x) Hàm tính giá trị tuyệt đối của x(hay tính argumen của số phức) sqrt(x) Hàm tính căn bậc hai của x
round(x) Làm tròn x về số nguyên gần nhất sin(x) Tính sin của góc x
cos(x) Tính cos của góc x tan(x) Tính tan của góc x asin(x) Tính arcsin của x acos(x) Tính arccos của x atan(x) Tính arctang của x
sinh(x) Hàm tính hyperbolic sin của x cosh(x) Hàm tính hyperbolic cos của x
asinh(x) Hàm tính nghịch đảo của hyperbolic sin của x acosh(x) Hàm tính nghịch đảo của hyperbolic cos của x atanh(x) Hàm tính nghịch đảo của hyperbolic tang của x
Và một số cấu trúc lặp:
While-end For –end
MatLab rất mạnh trong việc xử lý dữ liệu dưới dạng mảng hay ma trận, đặc biệt là làm việc cả với trường số phức.Ta có thể khai báo mảng dưới dạng:
a=0:0.1:2*pi khai báo véc tơ a bắt đầu từ giá trị 0 đến 2*pi với bước nhảy là 0.1 a=linspace(a,b,c) a là giá trị đầu
b là giá trị cuối
c là số lượng điểm chia
Và đồ họa (2D và 3D) cũng là một ứng dụng chủ đạo trong matlab, chính yếu tố này giúp chúng ta mô phỏng chi tiết hệ thống bằng hình ảnh trực quan. Hàm vẽ 2D trong matlab trong bài này là plot(x,y), trong đó x là biến và y là hàm số theo biến x. Hàm này sử dụng để vẽ đồ thị trong tọa độ đề các vuông góc. Và hàm polar(x,y)
dung để vẽ đồ thị trong tọa độ cực.
Trong quá trình sử dụng MatLab để mô phỏng đồ thị phướng tổ hợp của anten, thông thường để dễ dàng thao tác và sửa chương trình thì chúng ta nên sử dụng trình soạn thảo script file(M-files) của MatLab, ở đây cho chúng ta soạn thảo chương trình như trên Word,cửa sổ M-File:
MatLab còn hỗ trợ việc tra hướng dẫn và cả những ví dụ, khi cần tra cứu thi chỉ cần gõ
>>help
Trong thư viện trợ giúp này sẽ cung cấp khá đầy đủ những vấn đề có liên quan để có thể hoàn thành được quá trình sử dụng phần mềm MatLab để tính toán mô phỏng đồ thị phương hướng biên độ tổ hợp của anten (anten Chebyshev)
Với phần mềm này chúng ta sẽ thực hiện như sau:
- Sử dụng vòng lặp while với điều kiện là Fφ π= <r, ta sẽ cho giá trị α giảm dần từ 900 với bước nhảy 0
0.1 α
∆ = . Nếu muốn độc hính xác cao hơn nữa, ta
có thể cho bước nhảy nhỏ hơn. Việc chỉ cho α chạy từ 900 mà không phải là
1800 là vì tính đối xứng của giá trị osc α, nó không làm thay đổi giá trị của
hàm phương hướng, vì vậy mà chỉ cần khảo sát với α từ 0 đến 900.
Lưu đồ của vòng lặp while như sau :
- Để tính giá trị hàm phương hướng, ta cần dùng vòng lặp for, với phần tử chạy từ 1 đến N-1. Lưu đồ của vòng lặp for :
Điều kiện Begin Kiểm tra điều kiện Thực hiện công việc End Đ S
Ta có lưu đồ thuật toán cho bài toán này như sau : Đk ban đầu Begin Thực hiện công việc End S Thay đổi tăng hay giảm đk đầu Kiểm tra điều kiện Đ
Hình 3.8 lưu đồ thuật toán chương trình tính giá trị hướng quét búp sóng cực tiểu
Với mỗi cặp giá trị N và R nhập vào từ bàn phím, ta sẽ xác định được một giá trị α tương ứng. Begin Nhập số phần tử N Nhập mức búp phụ R a=chebarray(N,R) b=sum(a) alpha=90 y=0 alpha=alpha-0.1 j = 1 c = 0 j = j+1 y < r j > N S c=c+a(j)*exp(i*(j- 1)*(pi*(1- cos(alpha*2*pi/360)))) y=abs(c/b) Đ
S Giá trị góc lái tia giới hạn alpha
End
Ta cũng có thể tính toán và đưa ra một bảng tra cứu kết quả về giá trị giới hạn hướng điều khiển quét búp sóng của hệ anten với số phần tử khác nhau từ 3 đến 20, ứng với giá trị mức búp phụ R là 20, 30 và 40 dB, như bảng dưới đây :
N R=20 dB R=30 dB R=40 dB 3 73.7 80.8 84.8 4 63.2 71.7 77.5 5 55.7 64.2 70.6 6 50.2 58.4 64.8 7 45.9 53.7 60.0 8 42.6 49.9 56.0 9 39.8 46.8 52.6 10 37.6 44.2 49.8 11 35.6 41.9 47.3 12 34.0 40.0 45.2 13 32.5 38.3 43.3 14 31.2 36.8 41.6 15 30.1 35.4 40.1 16 29.0 34.2 38.7 17 28.1 33.1 37.5 18 27.3 32.1 36.4 19 26.5 31.2 35.3 20 25.8 30.4 34.4
Bảng 1 : Bảng tra cứu α =min f N R( , )
Ta cũng có thể vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị αmin vào N (3..20)
Hình 3.9 Sự phụ thuộc của góc lái tia cực tiểu αmin theo số phần tử N
Các chương trình tính toán và vẽ đồ thị được đưa ra ở phần phụ lục.
