3.1. Giới thiệu kết cấu mạch dải
3.2.5. Các kết quả mô phỏng
Chương trình máy tính để giải phương trình (3.25) được viết trên ngôn ngữ
Fortran. Ch−ơng trình này đ−ợc miêu tả trong Phụ lục 8. Ch−ơng trình thứ 1 tính toán
các phần tử của ma trận trở kháng bằng phương pháp tích phân số. Như đã đề cập ở trên, chúng ta chỉ tính toán hàng đầu tiên của mỗi ma trận con mà thôi. Phần còn lại
đ−ợc lấp đầy bằng cách sắp xếp các số liệu thu đ−ợc từ hàng thứ nhất. Ngoài ra vì các ma trận con Zxy và Zyx có liên quan đến nhau nên chỉ cần tính các phần tử của ma trận Zxy. Ma trận trở kháng sau đó được lưu trong một tệp dữ liệu. Chương trình thứ 2 đọc ma trận trở kháng từ tệp dữ liệu và tính toán vector kích thích theo góc sóng tới cho trước. Hệ phương trình được giải và sau đó trường bức xạ điện từ được tính ngược theo góc tới đó. Nếu yêu cầu về sóng bức xạ trong một dải tần số, chương trình thứ ba được sử dụng để xây dựng ma trận trở kháng đối với một vài tần số trong dải tần số đó. Tuy nhiên các tần số cần đ−ợc chọn cách nhau khá xa bởi vì đối với các tần số gần nhau, các ma trận trở kháng sẽ không khác nhau nhiều. Ma trận trở kháng đối với tần số khác
đ−ợc tính toán bằng cách luận suy từ các phần tử của ma trận trở kháng ban đầu sử dụng cách tính toán của Newman và Forrai trong tài liệu tham khảo [16].
Để bảo đảm các chương trình đều tính toán chính xác, chúng ta đem so sánh các kết quả tính toán và các kết quả đo do Newman và Forrai thực hiện trong tài liệu tham khảo [16] với các kết quả tính toán từ ph−ơng pháp moment sử dụng hàm cơ sở miền con. Bởi vì các hàm cơ sở toàn miền sử dụng trong [16] và các hàm cơ sở miền con trong luận văn này đều mô phỏng chính xác hình dạng của phiến kim loại do vậy cả hai kết quả cần phải giống nhau. Số l−ợng điểm chia đ−ợc chọn M = N = 12 đủ để mô
phỏng phiến kim loại trên toàn bộ băng tần. Nếu tần số tiếp tục tăng lên, chúng ta cần thiết phải chia nhỏ hơn nữa bề mặt của phiến kim loại để tăng độ chính xác.
a) Mô phỏng cấu trúc mạch dải có phiến kim loại hình chữ nhật:
Hình 3.4 cho thấy mặt cắt bức xạ trong tr−ờng hợp phiến kim loại là hình chữ
nhật. Thấy rằng các phần tử ma trận trở kháng đ−ợc tính toán bởi ph−ơng pháp tích phân số với b−ớc nhảy tần số là 400MHz và các phần tử ma trận trở kháng còn lại tại các tần số giữa hai bước nhảy này đều được luận suy theo phần tử ma trận trở kháng tại một tần số. Kỹ thuật luận suy tích phân quadratic interpolation đ−ợc sử dụng ở đây để có đ−ợc các kết quả đó. Thấy rằng tại hình 3.4 có sự phù hợp giữa các kết quả đo và thực nghiệm, chỉ có một chút ít sai lệch giữa đỉnh của các đường cong. Ngoài ra sự sai lệch một chút về tần số có thể đ−ợc nhận thấy giữa hai phép tính toán bởi hai ch−ơng trình khác nhau.
Hình 3.4: So sánh mặt cắt bức xạ tính bằng ph−ơng pháp moment sử dụng hàm cơ sở toàn miền, hàm cơ sở miền con và kết quả đo đối với kết cấu mạch dải hình chữ nhật với các kích th−ớc Lx = 1,88cm, Ly = 1,30cm, d = 0,158 cm; εr = 2,17; θi = 600; φi = 450
Các kết quả đo cũng phù hợp với các kết quả tính toán tại một số khu vực, nh−ng có sai lệch ở một số khu vực khác. Đối với kết quả đo và kết quả tính toán, cũng có độ lệch tần số chút ít. Độ lệch tần số này có thể do độ phẳng ch−a tuyệt đối của phiến kim loại, độ dày của đế điện môi và các thông số kỹ thuật của chất điện môi tạo ra. Tại một vài khu vực kết quả đo hoàn toàn phù hợp với kết quả tính toán bằng ph−ơng pháp moment miền con, tại một vài khu vực khác thì lại phù hợp với kết quả tính toán bằng ph−ơng pháp moment toàn miền trong [16]. Sự chênh lệch này có thể do việc đo và căn chỉnh kết cấu ch−a đ−ợc ổn định.
b) Mô phỏng cấu trúc mạch dải có phiến kim loại hình tròn:
Hình 3.5: So sánh mặt cắt bức xạ tính bằng ph−ơng pháp moment sử dụng hàm cơ sở toàn miền và hàm cơ sở miền con đối với kết cấu mạch dải hình tròn với bán
kÝnh 2,3 cm; d = 0,159 cm; εr = 2,20; θi = 600; φi = 00
Tiếp đó, chúng ta xem xét chương trình máy tính mô phỏng hàm số biểu diễn hình dạng của phiến kim loại kết cấu mạch dải có hình tròn. Hình 3.5 đ−a ra kết quả
tính toán đối với phiến kim loại hình tròn đ−ợc mô hình hoá bởi các hàm cơ sở miền con và so sánh với kết quả trong tài liệu tham khảo [17] bởi các hàm cơ sở toàn miền.
Ma trận trở kháng đối với hàm cơ sở miền con được tính toán với bước nhảy 500MHz và đ−ợc suy luận từ ma trận trở kháng đầu tiên. Đối với hàm cơ sở toàn miền thì biên của miếng kim loại hoàn toàn là hình tròn, song đối với hàm cơ sở miền con thì thì
biên này gần nh− là một hình tròn do vậy có độ sai lệch nhỏ về tần số khi so sánh giữa kết quả của hai ph−ơng pháp tiếp cận này. Độ lệch về tần số càng tăng khi tần số càng
tăng vì rõ ràng khi tần số càng tăng thì sự sai lệch về mặt điện giữa biên hình tròn và biên gần nh− hình tròn ngày càng tăng. Nếu bỏ qua độ lệch về tần số thì trong dải tần từ 2 đến 4,5GHz kết quả tính toán và kết quả trong tài liệu tham khảo [17] là gần nh−
nhau. Chỉ có chút ít độ lệch về mức công suất tương đối mà thôi.
3.3. phân tích Kết cấu mạch dải hẹp hình dạng bất kỳ đ−ợc kích