3.3. Phân tích kết cấu mạch dải hẹp hình dạng bất kỳ đ−ợc kích thích bởi sóng chạy
3.3.7. Các kết quả mô phỏng
Chương trình sử dụng ngôn ngữ Fortran được viết để giải quyết phương trình (3.59) trong đó sử dụng chương trình phụ subroutine DQAINF [19] để tính toán tích phân Sommerfeld. Mạch dải hẹp đ−ợc chia thành các hình chữ nhật nhỏ, có kích th−ớc 5mm x 1mm. Kích thước này đủ nhỏ để dòng trong mạch dải hẹp được coi là không thay đổi. Bán kính hiệu dụng của mạch dải hẹp là w/4 = 0,25mm. Chất điện môi sử dụng có hệ số điện thẩm εr = 2,2. Tần số khai thác là 2,5GHz. Sóng tới là sóng TE (phân cực E), góc sóng tới là 00. Trong tr−ờng hợp góc sóng tới là θi = 00 thì sóng bức xạ ng−ợc chỉ có thành phần θ mà thôi vì φˆ⋅Escat =0. Do vậy thành phần bức xạ của trường chỉ có σθθ . Chương trình được chạy trên máy tính IBM tốc độ 1GHz, 128MB RAM với nội dung ch−ơng trình đ−ợc thể hiện trong Phụ lục 5. Chúng ta xem xét một số tr−ờng hợp sau:
a) Mô phỏng mạch dải hẹp gấp khúc với các tỷ lệ độ dài gấp khúc khác nhau:
Chúng ta xem xét các kết cấu mạch dải hẹp gấp khúc có dạng hình học đ−ợc đ−a trong Phụ lục 4 với chiều dài theo các trục x, y, z là c=1,0λ, D=1,0λ, d=-0,083λ không thay đổi, tuy nhiên chúng ta sẽ thay đổi tỷ lệ p/q các nhánh ngắn/dài từ 1/1, 1/2, 1/4, 1/6... để nghiên cứu đặc tính bức xạ của các kết cấu này.
- Tr−ớc hết, chúng ta xem xét mạch dải hẹp có 24 nhánh p = 2, q = 2, với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 2λ sử dụng 48 mảnh chữ nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính là 24 giây. Kết quả đ−a ra trên hình 3.8.
Hình 3.8. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=24, p/q=1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree
- Mạch dải hẹp có 24 nhánh p = 2, q = 4, với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 3λsử dụng 72 mảnh chữ nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính là 53 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.9.
Hình 3.9. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=24, p/q=1/2
- Mạch dải hẹp có 24 nhánh p = 2, q = 8, với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 5λsử dụng 120 mảnh chữ nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính là 2 phút 24 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.10.
Hình 3.10. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=24, p/q=1/4
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -50 0 50 100
σ/λ2 , dB
θ, degree
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree
- Mạch dải hẹp có 24 nhánh p = 2, q = 12, với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 7λsử dụng 168 mảnh chữ nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính là 4 phút 50 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.11.
Hình 3.11. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=24, p/q=1/6
Trên các hình vẽ từ 3.8 đến 3.11, chúng ta nhận thấy rằng khi tỷ lệ p/q càng giảm, có nghĩa là kích thước ngang của kết cấu càng tăng trong khi độ dài theo trục x không thay đổi thì kết cấu càng thể hiện tính chất sóng chậm của mình ở chỗ các búp súng chớnh (main lobe) và bỳp súng cực đại thứ hai (grating lobe) đ−ợc thể hiện rất rừ nét về mức độ phân biệt so với các búp sóng phụ khác. Kết cấu sóng chậm thể hiện lớn ở mức độ rộng và sự phõn biệt rừ của bỳp súng cực đại thứ hai grating lobe tại gúc khoảng 1450 do hiệu ứng của sóng chạy trong khi búp sóng chính nằm tại góc khoảng 500.
b) Mô phỏng mạch dải hẹp gấp khúc với các chiều dài khác nhau:
Trên cơ sở xác định tỷ lệ độ dài gấp khúc p/q = 1/6 (p = 2, q = 12) bảo đảm sự phõn biệt rừ bỳp súng cực đại thứ hai (grating lobe), chỳng ta tiếp tục nghiờn cứu kết cấu này với chiều dài trục x của kết cấu tăng từ 1λ đến 2λ với bước nhảy 0,25λ.
- Mạch dải hẹp có 30 nhánh với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 8,75λ và chiều dài theo các trục x, y, z là c=1,25λ, D=1,0λ, d=-0,083λsử dụng 210 mảnh chữ
nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính hết 7 phút 33 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.12.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree
Hình 3.12. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=30, p/q=1/6
- Mạch dải hẹp có 36 nhánh với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 10,5λ và chiều dài theo các trục x, y, z là c=1,5λ, D=1,0λ, d=-0,083λsử dụng 252 mảnh chữ
nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính hết 11 phút 23 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.13.
Hình 3.13. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=36, p/q=1/6
- Mạch dải hẹp có 42 nhánh với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 12,25λ và chiều dài theo các trục x, y, z là c=1,75λ, D=1,0λ, d=-0,083λsử dụng 294 mảnh chữ
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree
nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính hết 15 phút 43 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.14.
Hình 3.14. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=42, p/q=1/6
- Mạch dải hẹp có 48 nhánh với tổng chiều dài theo tuyến mạch dải là 14λ và chiều dài theo các trục x, y, z là c=2,0λ, D=1,0λ, d=-0,083λsử dụng 336 mảnh chữ
nhật nhỏ để chia tuyến mạch dải nghiên cứu. Thời gian chạy trên máy tính hết 20 phút 44 giây. Kết quả đ−ợc đ−a ra trên hình 3.15.
Hình 3.15. Mặt cắt bức xạ ng−ợc trong tr−ờng hợp N=48, p/q=1/6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-100 -80 -60 -40 -20 0
σ/λ2 , dB
θ, degree