Ứng dụng phương pháp moment trong bài toán phân tích các kết cấu điện từ phẳng được kích thích bởi sóng chạy

Céng hoµ x∙ héi chñ nghÜa ViÖt nam §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc -----o0o----- trÝch yÕu luËn ¸n - Tªn t¸c gi¶: TrÇn Minh TuÊn - Tªn luËn ¸n: øng dông ph−¬ng ph¸p moment trong bµi to¸n ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu ®iÖn tõ ph¼ng ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y. - Ngµnh khoa häc cña luËn ¸n: Th«ng tin v« tuyÕn, ph¸t thanh vµ v« tuyÕn truyÒn h×nh. M· sè chuyªn ngµnh: 2.07.02 - Tªn c¬ së ®µo t¹o: Tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi. a) §èi t−îng nghiªn cøu cña luËn ¸n: Trong nh÷ng thËp kû 80 - 90 cña thÕ kû XX, thÕ giíi ®· ®−îc chøng kiÕn nh÷ng øng dông cña vi m¹ch tÝch hîp trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö, th«ng tin liªn l¹c phôc vô an ninh quèc phßng vµ ®êi sèng hµng ngµy. ViÖc sö dông c¸c vi m¹ch tÝch hîp (kÕt cÊu m¹ch d¶i vµ khe d¶i lµ c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n) cã −u ®iÓm dÔ dµng vµ linh ho¹t trong thiÕt kÕ m¹ch vµ n©ng cao tÝnh khai th¸c cña kÕt cÊu. Mét øng dông quan träng trong lÜnh vùc siªu cao tÇn ®ã lµ c¸c kÕt cÊu truyÒn dÉn sãng chu kú (cßn gäi lµ "kÕt cÊu chu kú"). Sù quan t©m ®Õn c¸c kÕt cÊu dÉn sãng lo¹i nµy nhê hai tÝnh chÊt c¬ b¶n cña chóng lµ: (i) c¸c ®Æc tÝnh läc th«ng b¨ng vµ chÆn b¨ng tÇn; (ii) hç trî c¸c sãng cã vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng (sãng chËm). LuËn ¸n nµy ®i s©u vµo h−íng nghiªn cøu tæng hîp vµ ph©n tÝch tÝnh chÊt thø hai cña kÕt cÊu chu kú ®ã lµ tÝnh chÊt hç trî c¸c sãng chËm sö dông c¸c kÕt cÊu m¹ch d¶i ph¼ng vµ kÕt cÊu sãng rß ph¼ng ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y. b) Môc ®Ých nghiªn cøu: - Trªn thùc tÕ ®Ó t¹o ra c¸c ®å thÞ ph−¬ng h−íng (sãng thø cÊp) theo yªu cÇu, bÒ mÆt kÕt cÊu th−êng cã d¹ng hÕt søc phøc t¹p. Do vËy viÖc ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu nµy gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n ®Æc biÖt ph¶i tÝnh to¸n ®èi víi c¸c ph−¬ng tr×nh ®−êng cong h×nh häc rÊt phøc t¹p. NhiÒu nhµ khoa häc nh− Aizenberg G. Z.; Yampolski V. G.; Cheriosin O. N.; Tereshin O. N.; Sedov V. M. vµ Chaplin A. F. trong c¸c nghiªn cøu cña m×nh còng ®· rÊt cè g¾ng ®Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n tæng hîp ®Ó t×m ra m« h×nh ®−êng cong cña kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y. Tuy nhiªn kh«ng ph¶i lµ ®èi víi bµi to¸n nµo còng ra ®−îc nghiÖm v× sö dông ph−¬ng ph¸p tÝnh nghiÖm lµ ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng nhá nhÊt chØ cho phÐp tÝnh to¸n ®èi víi c¸c phÐp to¸n gi¶i tÝch vµ nhiÒu khi ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n l¹i cã d¹ng kh«ng kh¶ tÝch. - C¸c ph−¬ng ph¸p sè nh− ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n (Finite element method), ph−¬ng ph¸p sai ph©n h÷u h¹n (Finite difference method) ch−a ph¸t huy ®−îc hiÖu qu¶. LuËn ¸n ®· gi¶i quyÕt bµi to¸n tæng hîp, ph©n tÝch vµ m« pháng c¸c kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y thµnh c¸c kÕt cÊu ph¼ng (kÕt cÊu m¹ch d¶i vµ sãng rß) sö dông ph−¬ng ph¸p sè cho phÐp nhËn ®−îc kÕt qu¶ chÝnh x¸c víi thêi gian ng¾n. c) C¸c kÕt qu¶ chÝnh vµ kÕt luËn: LuËn ¸n ®· gi¶i quyÕt ®−îc mét sè ®iÓm ®ét ph¸ nh− sau: - Thùc hiÖn bµi to¸n tæng hîp nh»m ®−a mét kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng ¶o chuyÓn thµnh mét kÕt cÊu ph¼ng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng phøc b¶o ®¶m ®−îc mäi tÝnh chÊt ®iÖn tõ tr−êng cña kÕt cÊu ban ®Çu. 1 - Thùc hiÖn bµi to¸n ph©n tÝch kÕt cÊu ph¼ng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng phøc ®Ó ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ khi chuyÓn kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú thµnh kÕt cÊu ph¼ng. - Sö dông ph−¬ng ph¸p moment (MoM) víi hµm c¬ së miÒn con ®Ó ph©n tÝch kÕt cÊu. §©y lµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sö dông lý thuyÕt rêi r¹c ®Ó lµm gi¶m nhÑ ®¸ng kÓ bµi to¸n vÒ mèi t−¬ng quan cña c¸c ®¹i l−îng vËt lý trong m«i tr−êng tù do ®−îc biÓu diÔn qua c¸c ph−¬ng tr×nh Maxwell vµ c¸c ®iÒu kiÖn bê, ®Ó biÕn ®æi thµnh c¸c ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n cã miÒn ®−îc giíi h¹n vµ ®ñ nhá. KÝch th−íc nhá cña miÒn lµ v« cïng quan träng v× phï hîp víi kÝch cì RAM cña m¸y tÝnh lu«n kh«ng ph¶i lµ mét nguån tµi nguyªn dåi dµo. §©y chÝnh lµ −u ®iÓm cña MoM so víi c¸c ph−¬ng ph¸p sè kh¸c. §Æc biÖt MoM rÊt thuËn tiÖn khi kh¶o s¸t c¸c kÕt cÊu ph¼ng. Nh÷ng kÕt qu¶ nµy cho phÐp më réng ph¹m vi øng dông cña bµi to¸n tíi ph¹m vi réng r·i h¬n. - Nghiªn cøu hai d¹ng bµi to¸n ®Æc biÖt ch−a ®−îc nghiªn cøu trong thùc tÕ ®ã lµ: + KÕt cÊu cã d¹ng nh− kÕt cÊu sãng rß ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y d−íi gãc tíi θi bÊt kú trªn bÒ mÆt kÕt cÊu. + KÕt cÊu cã d¹ng nh− kÕt cÊu sãng mÆt (kiÓu kÕt cÊu m¹ch d¶i) ®−îc kÝch thÝch liªn tôc bëi sãng ch¹y d−íi gãc tíi θi bÊt kú. - C¸c ch−¬ng tr×nh Matlab vµ Fortran ®−îc sö dông ®Ó thùc hiÖn bµi to¸n m« pháng b»ng MoM. Thêi gian m« pháng trªn m¸y tÝnh nhanh h¬n so víi c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu tr−íc kia. - Víi nh÷ng kÕt qu¶ ®· ®¹t ®−îc, cã thÓ nhËn thÊy r»ng kh¶ n¨ng m« pháng b»ng ph−¬ng ph¸p sè ®èi víi kÕt cÊu m¹ch d¶i vµ sãng rß lµ kh¸ chÝnh x¸c. d) øng dông cña hai d¹ng bµi to¸n vµ kÕt cÊu nghiªn cøu - Gi¶m nhÑ kÝch th−íc c¸c cÊu tö nhê ¸p dông nh÷ng kÕt cÊu míi nh− kÕt cÊu m¹ch d¶i vµ sãng rß mét c¸ch phï hîp. - DÔ dµng ®−îc s¶n xuÊt víi chi phÝ thÊp nhê c«ng nghÖ cÊy hµng ngµn c¸c cÊu tö siªu cao tÇn sãng ®−îc ®−a vµo cïng mét qu¸ tr×nh. - C¸c kÕt cÊu nghiªn cøu rÊt máng vµ nhÑ. ViÖc g¾n chóng lªn th©n c¸c thiÕt bÞ kh«ng g©y ¶nh h−ëng ®Õn bÒ mÆt cña thiÕt bÞ. - KÕt hîp c¸c kÕt cÊu sãng chËm nµy víi c¸c phÇn tö hay m¹ch tÝch cùc ®Ó cã anten tÝch cùc. Hµ Néi, ngµy 22 th¸ng 7 n¨m 2003 Ng−êi h−íng dÉn Nghiªn cøu sinh GS. TSKH. Phan Anh TrÇn Minh TuÊn 2 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i. C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú mét c«ng tr×nh nµo kh¸c. T¸c gi¶ luËn ¸n TrÇn Minh TuÊn 3 môc lôc Lêi cam ®oan .......................................................................................................................2 môc lôc ..................................................................................................................................3 danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t .............................................................5 danh môc c¸c h×nh vÏ....................................................................................................7 më ®Çu ....................................................................................................................................9 ch−¬ng 1: kÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y ..................12 1.1. Giíi thiÖu vÒ c¸c kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y..........................................12 1.1.1. KÕt cÊu sãng rß ......................................................................................................12 1.1.2. KÕt cÊu sãng mÆt....................................................................................................17 1.1.3. C¸c quan ®iÓm ph©n tÝch kÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y: .............20 1.1.4. Nh÷ng h¹n chÕ trong bµi to¸n ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y vµ ph−¬ng h−íng gi¶i quyÕt .............................................................................................24 1.2. Bµi to¸n tæng hîp kÕt cÊu sãng ch¹y (kÕt cÊu impedance) ......................................26 1.2.1. X¸c ®Þnh hµm sè mÆt cong cña bÒ mÆt kÕt cÊu impedance vµ ph©n bè trë kh¸ng bÒ mÆt ...................................................................................................................................26 1.2.2. X©y dùng m« h×nh m« pháng kÕt cÊu impedance cã h×nh d¹ng bÊt kú .................28 1.3. Bµi to¸n ph©n tÝch kÕt cÊu sãng ch¹y (kÕt cÊu impedance) cã h×nh d¹ng mÆt c¾t (Profile) bÊt kú....................................................................................................................32 1.3.1. Ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n ®èi víi c¸c bÒ mÆt trë kh¸ng cã mÆt c¾t biÕn ®æi Ýt. .........32 1.3.2. Bµi to¸n ph©n tÝch...................................................................................................34 1.3.3. §¸nh gi¸ sai sè cña ph−¬ng ph¸p tæng hîp............................................................37 1.4. X©y dùng kÕt cÊu ph¼ng ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y sö dông kÕt cÊu m¹ch d¶i vµ kÕt cÊu khe trªn hèc céng h−ëng .................................................................................41 1.4.1. §Æt vÊn ®Ò ..............................................................................................................41 1.4.2. TÝnh chÊt ®iÖn tõ cña cÊu tróc r¨ng l−îc vµ cÊu tróc gÊp khóc ..............................42 1.4.3. C¸c kÕt cÊu ®−îc nghiªn cøu .................................................................................45 1.5. KÕt luËn ........................................................................................................................46 Ch−¬ng 2: ph©n tÝch kÕt cÊu sãng rß ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y b»ng ph−¬ng ph¸p moment .........................................................................48 2.1. Ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n cho kÕt cÊu khe cã h×nh d¹ng bÊt kú trªn hèc céng h−ëng ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y ...........................................................................................48 2.1.1. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh ®iÒu kiÖn biªn....................................................................48 2.1.2. X¸c ®Þnh tr−êng bøc x¹ trong miÒn I .....................................................................49 2.1.3. X¸c ®Þnh tr−êng bøc x¹ trong miÒn II ....................................................................51 2.2. Gi¶i quyÕt bµi to¸n b»ng ph−¬ng ph¸p moment ......................................................52 2.2.1. Nghiªn cøu cÊu tróc ...............................................................................................52 2.2.2. Chän hµm c¬ së vµ thiÕt lËp ph−¬ng tr×nh ma trËn.................................................52 2.2.3. X¸c ®Þnh tr−êng bøc x¹ ..........................................................................................57 2.3. KÕt qu¶ m« pháng .......................................................................................................59 2.4. KÕt luËn ........................................................................................................................67 Ch−¬ng 3: ph©n tÝch kÕt cÊu sãng mÆt (kÕt cÊu m¹ch d¶i) kÝch thÝch bëi sãng ch¹y b»ng ph−¬ng ph¸p moment .......................................68 3.1. Giíi thiÖu kÕt cÊu m¹ch d¶i........................................................................................68 4 3.2. Bµi to¸n tæng qu¸t ph©n tÝch kÕt cÊu m¹ch d¶i cã h×nh d¹ng bÊt kú sö dông ph−¬ng ph¸p moment ........................................................................................................70 3.2.1. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh ®iÒu kiÖn biªn vµ c¸c thµnh phÇn cña hµm Green ............70 3.2.2. X¸c ®Þnh sù ph©n bè dßng trªn bÒ mÆt cÊu tróc ....................................................71 3.2.3. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh ma trËn vµ ma trËn trë kh¸ng............................................73 3.2.4. X¸c ®Þnh tr−êng t¸n x¹ vµ mÆt c¾t t¸n x¹ ng−îc ...................................................74 3.2.5. C¸c kÕt qu¶ m« pháng...........................................................................................75 3.3. Ph©n tÝch kÕt cÊu m¹ch d¶i hÑp h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y b»ng ph−¬ng ph¸p moment...............................................................................................79 3.3.1. Nh÷ng c¨n cø x©y dùng kÕt cÊu m¹ch d¶i hÑp cã h×nh d¹ng bÊt kú ......................79 3.3.2. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh ®iÒu kiÖn biªn....................................................................79 3.3.3. X¸c ®Þnh sù ph©n bè dßng trªn bÒ mÆt kÕt cÊu ......................................................80 3.3.4. Chän hµm c¬ së vµ x¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh ma trËn................................................81 3.3.5. X¸c ®Þnh ma trËn trë kh¸ng....................................................................................83 3.3.6. X¸c ®Þnh c¸c tÝch ph©n Sommerfeld ......................................................................87 3.3.7. C¸c kÕt qu¶ m« pháng............................................................................................92 3.4. KÕt luËn ........................................................................................................................97 ch−¬ng 4: kÕt luËn .......................................................................................................98 4.1. NhËn xÐt c¸c kÕt qu¶ ®¹t ®−îc ...................................................................................98 4.2. øng dông cña kÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y .................................99 4.3. H−íng nghiªn cøu trong t−¬ng lai ...........................................................................101 danh môc c«ng tr×nh cña t¸c gi¶ .....................................................................102 tµi liÖu tham kh¶o .......................................................................................................103 phô lôc 1: giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p moment ..................................................105 Phô lôc 2: hµm sè biÓu diÔn mÆt cong z0(y) cña kÕt cÊu ........................115 Phô lôc 3: ph©n bè trë kh¸ng trªn bÒ mÆt cña kÕt cÊu ......................116 Phô lôc 4: D¹ng h×nh häc cña kÕt cÊu ®−îc nghiªn cøu .....................117 Phô lôc 5: Ch−¬ng tr×nh Matlab tÝnh to¸n cÊu tróc sãng rß kiÓu khe hÑp cã h×nh d¹ng bÊt kú trªn hèc céng h−ëng ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y ...................................................................................................119 Phô lôc 6: ph©n tÝch hµm green, mÆt c¾t bøc x¹ vµ HiÖu øng biªn cña kÕt cÊu m¹ch d¶i.................................................................................................126 Phô lôc 7: x¸c ®Þnh tÝch ph©n Sommerfeld ®o¹n cuèi ..........................134 Phô lôc 8: Ch−¬ng tr×nh fortran tÝnh to¸n kÕt cÊu m¹ch d¶i tæng qu¸t ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y ...............................................................136 Phô lôc 9: Ch−¬ng tr×nh fortran tÝnh to¸n kÕt cÊu m¹ch d¶i hÑp h×nh d¹ng bÊt kú kÝch thÝch bëi sãng ch¹y .................................................150 5 danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t Ký hiÖu Gi¶i nghÜa d §é dµy cña líp ®iÖn m«i hoÆc hèc céng h−ëng Eb Tr−êng ®iÖn bøc x¹ bëi mét phÇn tö dßng trªn m¹ch d¶i Eθ Thµnh phÇn θ cña tr−êng ®iÖn Eφ Thµnh phÇn φ cña tr−êng ®iÖn incEtan Thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña ®iÖn tr−êng sãng tíi incH tan Thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tõ tr−êng sãng tíi scatEtan Thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña ®iÖn tr−êng sãng bøc x¹ scatH tan Thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tõ tr−êng sãng bøc x¹ mnF BiÕn ®æi Fourier cña ph−¬ng thøc dßng ®iÖn mn G Hµm Green dyadic );;( zyxGab C¸c thµnh phÇn cña hµm Green miÒn kh«ng gian );;( zKKG yxab C¸c thµnh phÇn cña hµm Green miÒn phæ mnI Ph−¬ng thøc mn cña dßng ®iÖn J Dßng ®iÖn mÆt t−¬ng ®−¬ng trªn bÒ mÆt kim lo¹i kÕt cÊu m¹ch d¶i M Dßng tõ mÆt t−¬ng ®−¬ng trong khe 0K HÖ sè truyÒn sãng trong kh«ng gian tù do eT Ph−¬ng tr×nh ®Æc tr−ng ®èi víi ph−¬ng thøc ®iÖn ngang mT Ph−¬ng tr×nh ®Æc tr−ng ®èi víi ph−¬ng thøc tõ ngang pqV C¸c thµnh phÇn cña vector thÕ kÝch thÝch r; θ; φ C¸c to¹ ®é cÇu cña ®iÓm tr−êng x; y; z C¸c to¹ ®é §Ò c¸c cña ®iÓm tr−êng xm ; yn C¸c to¹ ®é cña ph−¬ng thøc dßng mn x0 ; y0 ; z0 C¸c to¹ ®é cña ®iÓm nguån mnZ Ma trËn trë kh¸ng mn sT , mϖ Hµm träng l−îng 0η Trë kh¸ng sãng trong m«i tr−êng kh«ng khÝ 0ε H»ng sè ®iÖn m«i trong m«i tr−êng kh«ng khÝ rε H»ng sè ®iÖn m«i trong chÊt ®iÖn m«i 6 0µ H»ng sè tõ m«i trong m«i tr−êng kh«ng khÝ rµ H»ng sè tõ m«i trong chÊt ®iÖn m«i λ B−íc sãng trong kh«ng gian tù do ϖ VËn tèc gãc mZ Trë kh¸ng bÒ mÆt my DÉn n¹p bÒ mÆt ( mZ/1 ) σ MÆt c¾t bøc x¹ radar (RCS) EEσ MÆt c¾t bøc x¹ cïng ph©n cùc khi sãng ph©n cùc E ®−îc truyÒn ®i EHσ MÆt c¾t bøc x¹ ®èi ph©n cùc khi sãng ph©n cùc E ®−îc truyÒn ®i HEσ MÆt c¾t bøc x¹ ®èi ph©n cùc khi sãng ph©n cùc H ®−îc truyÒn ®i HHσ MÆt c¾t bøc x¹ cïng ph©n cùc khi sãng ph©n cùc H ®−îc truyÒn ®i ∇ To¸n tö del i 1− TM Sãng tõ tr−êng ngang TE Sãng ®iÖn tr−êng ngang 7 danh môc c¸c h×nh vÏ H×nh 1.1: KÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt (a) vµ chu kú (b, c, d, e)......................................12 H×nh 1.2: Ph©n bè cña thµnh phÇn dßng ®iÖn ngang Jx, Jy vµ dßng ®iÖn däc Jz.............15 trªn thµnh réng vµ thµnh hÑp cña èng............................................................................15 H×nh 1.3: §−êng søc mËt ®é dßng ®iÖn trªn thµnh èng dÉn sãng .................................15 H×nh 1.4: C¸c lo¹i khe trªn èng dÉn sãng......................................................................16 H×nh 1.5: KÝch thÝch khe sö dông th¨m.........................................................................16 H×nh 1.6: Anten sãng mÆt trªn kÕt cÊu chËm ................................................................17 H×nh 1.7: Mét sè kÕt cÊu cã kh¶ n¨ng duy tr× sãng chËm .............................................18 H×nh 1.8: KÕt cÊu sãng rß vµ c¸c s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng ....................................................21 H×nh 1.9: KÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi nguån liªn tôc (sãng ch¹y) ...............................24 H×nh 1.10: KÕt cÊu r·nh trªn mÆt cong..........................................................................27 H×nh 1.11: M« pháng kÕt cÊu r·nh trªn mÆt cong.........................................................28 H×nh 1.12: MÆt c¾t x = m cña kÕt cÊu r·nh trªn mÆt cong vµ mÆt ph¼ng impedance....29 H×nh 1.13: KÕt cÊu bøc x¹ trªn bÒ mÆt impedance cong ...............................................32 H×nh 1.14: KÕt cÊu impedance ph¼ng cã c¸c trë kh¸ng trªn bÒ mÆt .............................42 H×nh 1.15: KÕt cÊu r¨ng l−îc vµ kÕt cÊu gÊp khóc ........................................................43 H×nh 1.16: Nguyªn lý ®æi lÉn tr−êng gi÷a kÕt cÊu r¨ng l−îc vµ kÕt cÊu gÊp khóc........43 H×nh 1.17: ChÊn tö m¹ch d¶i (khe)................................................................................45 H×nh 1.18: KÕt cÊu 1 phÇn tö m¹ch d¶i (khe)................................................................45 H×nh 2.1. CÊu tróc khe cã h×nh d¹ng bÊt kú trªn hèc céng h−ëng ................................48 H×nh 2.2. C¸c to¹ ®é trªn ®o¹n AB................................................................................52 H×nh 2.3: CÊu tróc khe trªn hèc céng h−ëng.................................................................59 H×nh 2.4. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc ®èi víi tr−êng hîp 1 ...................................................60 (h×nh trªn: Ph©n cùc E, h×nh d−íi: Ph©n cùc H) ............................................................60 H×nh 2.5. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc ®èi víi tr−êng hîp 2 ...................................................61 H×nh 2.6. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc ®èi víi tr−êng hîp 3 ...................................................62 H×nh 2.7. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=4.................................................63 H×nh 2.8. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=8.................................................64 H×nh 2.9. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=16...............................................64 H×nh 2.10. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc tr−êng hîp N=16 ......................................................65 H×nh 2.11. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=48.............................................66 H×nh 2.12. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=64.............................................66 H×nh 3.1: C¸c lo¹i kÕt cÊu m¹ch d¶i ..............................................................................68 H×nh 3.2: Sãng trong kÕt cÊu m¹ch d¶i ph¼ng...............................................................68 H×nh 3.3: Anten m¹ch d¶i cã h×nh d¹ng bÊt kú .............................................................70 H×nh 3.4: So s¸nh mÆt c¾t bøc x¹ tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p moment sö dông hµm c¬ së toµn miÒn, hµm c¬ së miÒn con vµ kÕt qu¶ ®o ®èi víi kÕt cÊu m¹ch d¶i h×nh ch÷ nhËt víi c¸c kÝch th−íc Lx = 1,88cm, Ly = 1,30cm, d = 0,158 cm; εr = 2,17; θi = 600; φi = 450............................................................................................................77 8 H×nh 3.5: So s¸nh mÆt c¾t bøc x¹ tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p moment sö dông .................78 hµm c¬ së toµn miÒn vµ hµm c¬ së miÒn con ®èi víi kÕt cÊu m¹ch d¶i h×nh trßn víi b¸n kÝnh 2,3 cm; d = 0,159 cm; εr = 2,20; θi = 600; φi = 00 ..........................................78 H×nh 3.6: KÕt cÊu m¹ch d¶i hÑp h×nh d¹ng bÊt kú vµ hµm sin khai triÓn trªn kÕt cÊu nµy ...............................................................................................................................79 H×nh 3.7: §−êng lÊy tÝch ph©n Sommerfeld ..................................................................88 H×nh 3.8. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=24, p/q=1 ...................................92 H×nh 3.9. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=24, p/q=1/2 ................................93 H×nh 3.10. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=24, p/q=1/4 ..............................93 H×nh 3.11. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=24, p/q=1/6 ..............................94 H×nh 3.12. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=30, p/q=1/6 ..............................95 H×nh 3.13. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=36, p/q=1/6 ..............................95 H×nh 3.14. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=42, p/q=1/6 ..............................96 H×nh 3.15. MÆt c¾t bøc x¹ ng−îc trong tr−êng hîp N=48, p/q=1/6 ..............................96 H×nh P.1.1: Hµm xung .................................................................................................110 H×nh P.1.2: BiÓu diÔn gÇn ®óng hµm sè f(x) ...............................................................111 H×nh P.1.3: Hµm tam gi¸c ...........................................................................................111 H×nh P.1.4: BiÓu diÔn gÇn ®óng hµm f(x) ....................................................................111 H×nh P.1.5: Hµm sin ....................................................................................................112 H×nh P.1.6: BiÓu diÔn gÇn ®óng hµm f(x) ....................................................................112 H×nh P.1.7: Hµm cosin.................................................................................................113 H×nh P.1.8: Hµm ®a thøc .............................................................................................113 H×nh P.6.1: Chia phiÕn kim lo¹i thµnh c¸c tÕ bµo nhá vµ dßng trªn c¸c tÕ bµo nµy....131 H×nh P.6.2: C¸c hµm c¬ së tam gi¸c trªn c¸c tÕ bµo....................................................131 9 më ®Çu Trong nh÷ng thËp kû 80 - 90 cña thÕ kû XX, thÕ giíi ®· ®−îc chøng kiÕn nh÷ng øng dông cña vi m¹ch tÝch hîp trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö, th«ng tin liªn l¹c phôc vô an ninh quèc phßng vµ ®êi sèng hµng ngµy. H−íng tíi môc tiªu thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ ngµy cµng nhá nhÑ víi chi phÝ thÊp, con ng−êi ®· sö dông ®· c¸c kÕt cÊu truyÒn dÉn ph¼ng nh− c¸c tuyÕn truyÒn dÉn m¹ch d¶i (microstrip), khe d¶i (slotline) lµ mét trong c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n ®Ó chÕ t¹o c¸c m¹ch tÝch hîp siªu cao tÇn. ViÖc sö dông c¸c tuyÕn truyÒn dÉn m¹ch d¶i vµ khe d¶i cã −u ®iÓm dÔ dµng vµ linh ho¹t trong thiÕt kÕ m¹ch vµ n©ng cao tÝnh khai th¸c cña kÕt cÊu. TÊt c¶ c¸c kÕt cÊu nµy th−êng cã cÊu h×nh ph¼ng vµ c¸c ®Æc tÝnh cña nã ®Òu ®−îc thÓ hiÖn vµ ®iÒu khiÓn trªn mét mÆt ph¼ng duy nhÊt. NhiÒu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm trªn c¸c tuyÕn truyÒn dÉn m¹ch d¶i vµ khe d¶i ®· ®−îc c¸c nhµ khoa häc nghiªn cøu vµ c«ng bè trªn c¸c tµi liÖu khoa häc trong thêi gian qua. Mét øng dông quan träng trong lÜnh vùc siªu cao tÇn ®ã lµ c¸c kÕt cÊu truyÒn dÉn sãng chu kú (hay cßn gäi lµ "kÕt cÊu chu kú"). Sù quan t©m ®Õn c¸c kÕt cÊu dÉn sãng lo¹i nµy nhê hai tÝnh chÊt c¬ b¶n cña chóng ®ã lµ: (i) c¸c ®Æc tÝnh läc th«ng b¨ng vµ chÆn b¨ng tÇn vµ (ii) hç trî c¸c sãng cã vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng. TÝnh chÊt läc th«ng b¨ng vµ chÆn b¨ng tÇn ®−îc thÓ hiÖn bëi sù tån t¹i cña sãng ®iÖn tõ ë mét sè b¨ng tÇn cã thÓ ®−îc truyÒn qua kÕt cÊu mµ kh«ng cã bÊt kú mét suy hao nµo, trong khi ®ã sãng ®iÖn tõ ë c¸c b¨ng tÇn kh¸c th× bÞ ng¨n l¹i, kh«ng truyÒn qua ®−îc. B¨ng tÇn ®−îc truyÒn qua ®−îc gäi lµ b¨ng th«ng cßn b¨ng tÇn bÞ chÆn l¹i ®−îc gäi lµ b¨ng tÇn bÞ chÆn. §Æc tÝnh läc th«ng b¨ng vµ chÆn b¨ng tÇn ®−îc øng dông nhiÒu trong c¸c bé läc tÇn sè. Kh¶ n¨ng cña nhiÒu kÕt cÊu chu kú hç trî sãng cã vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng (sãng chËm) lµ mét ®Æc tÝnh quan träng cña c¸c èng dÉn sãng ch¹y. Trong èng sãng ch¹y, sù t−¬ng t¸c hiÖu qu¶ gi÷a luång c¸c ®iÖn tö vµ tr−êng ®iÖn tõ chØ ®¹t ®−îc khi mµ vËn tèc pha cña tr−êng ®iÖn tõ b»ng vËn tèc luång c¸c ®iÖn tö. Do vËn tèc luång c¸c ®iÖn tö th−êng chØ b»ng 10 - 20% vËn tèc ¸nh s¸ng do vËy cÇn thiÕt ph¶i gi¶m ®¸ng kÓ vËn tèc pha cña sãng ®iÖn tõ ®Ó ®¹t tíi sù t−¬ng t¸c hiÖu qu¶. C¸c èng dÉn sãng vµ c¸c kÕt cÊu hç trî sãng chËm th−êng ®−îc sö dông trong c¸c èng dÉn sãng siªu cao tÇn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin v« tuyÕn, sö dông ®Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh bøc x¹ 10 cña anten, rót ng¾n ®é dµi cña anten vµ thiÕt lËp c¸c anten cã ®å thÞ ph−¬ng h−íng cho tr−íc. C¸c kÕt cÊu chu kú th−êng ®−îc sö dông hiÖn nay ®ã lµ c¸c èng dÉn sãng ch¹y vµ c¸c tuyÕn truyÒn dÉn ®−îc mang t¶i theo chu kú víi c¸c trë kh¸ng ®ång nhÊt. LuËn ¸n nµy ®i s©u vµo h−íng nghiªn cøu tæng hîp vµ ph©n tÝch tÝnh chÊt thø hai cña kÕt cÊu chu kú ®ã lµ tÝnh chÊt hç trî c¸c sãng cã vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng vµ tiÕn hµnh ph©n tÝch kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y sö dông ph−¬ng ph¸p moment. LuËn ¸n bao gåm 4 ch−¬ng trong ®ã: Ch−¬ng 1 tËp trung vµo nghiªn cøu bµi to¸n tæng hîp vµ ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y, sau ®ã m« pháng kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú thµnh kÕt cÊu ph¼ng vµ ®Ò xuÊt 2 d¹ng kÕt cÊu ph¼ng ®Ó nghiªn cøu. D¹ng ®Çu tiªn vµ chung nhÊt cña kÕt cÊu sãng chËm ®−îc sö dông ®ã lµ kÕt cÊu r·nh cã h×nh d¹ng bÊt kú. Sãng chËm ®−îc h×nh thµnh do giao thoa cña sãng trong c¸c r·nh vµ sãng ngoµi r·nh. C¸c nghiªn cøu vÒ kÕt cÊu r·nh nµy ®· ®−îc c¸c nhµ khoa häc nh− Phan Anh [1], Aizenberg, G. Z.; Yampolski, V. G.; Cheriosin, O. N. [2] vµ Tereshin, O. N.; Sedov, V. M.; Chaplin, A. F. [3] ®· nghiªn cøu tuy nhiªn bµi to¸n míi dõng ë viÖc tÝnh nghiÖm b»ng ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng nhá nhÊt - ®©y lµ ph−¬ng ph¸p phï hîp víi viÖc tÝnh to¸n ®èi víi c¸c kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú song ®èi víi bµi to¸n tæng hîp kh«ng ph¶i lµ lóc nµo còng t×m ra ®−îc nghiÖm v× ph−¬ng ph¸p sö dông hÇu hÕt lµ c¸c phÐp to¸n gi¶i tÝch vµ nhiÒu khi ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n cã nhiÒu d¹ng kh«ng kh¶ tÝch. KÕt qu¶ ®¹t ®−îc trong Ch−¬ng 1 ®ã lµ thùc hiÖn m« pháng thµnh c«ng kÕt cÊu cã cã h×nh d¹ng phøc t¹p víi trë kh¸ng bÒ mÆt thuÇn ¶o thµnh mét kÕt cÊu ph¼ng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng phøc vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶. Ngoµi ra trong Ch−¬ng 1, chóng t«i ®· sö dông ph−¬ng ph¸p moment ®Ó ph©n tÝch kÕt cÊu vµ ®Ò xuÊt 2 d¹ng kÕt cÊu cÇn nghiªn cøu. Ch−¬ng 2 tËp trung nghiªn cøu vÒ kÕt cÊu sãng rß ph¼ng ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y sö dông ph−¬ng ph¸p moment. §©y lµ 1 trong 2 d¹ng kÕt cÊu ph¼ng ®−îc ®Ò xuÊt nghiªn cøu ë Ch−¬ng 1. KÕt cÊu cã d¹ng nh− kÕt cÊu sãng rß nh−ng ®iÓm kh¸c biÖt ®ã lµ kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y trªn bÒ mÆt kÕt cÊu chø kh«ng ph¶i lµ nguån kÝch thÝch n»m trong èng dÉn sãng. Sãng ch¹y sÏ kÝch thÝch bÒ mÆt kÕt cÊu d−íi gãc tíi θi bÊt kú, vµ trong tr−êng hîp θi = 00 th× kÕt cÊu sÏ trë thµnh kÕt cÊu sãng rß. §©y lµ d¹ng bµi to¸n ch−a ®−îc nghiªn cøu trong thùc tÕ. Cho ®Õn nay phÇn lín c¸c nghiªn cøu sö dông 11 ph−¬ng ph¸p moment ®Òu tËp trung vµo c¸c anten sãng rß víi nguån kÝch thÝch lµ sãng ch¹y trong èng dÉn sãng thÓ hiÖn qua mét sè c«ng tr×nh cña c¸c t¸c gi¶ Bankov, S. E. [5], Andrea Neto, Stefano Maci, Peter J. I. De Maagt [6] vµ Johnson R. C. et al [7]. KÕt qu¶ ®¹t ®−îc trong Ch−¬ng 2 ®ã lµ m« pháng thµnh c«ng mét kÕt cÊu khe hÑp cã h×nh d¹ng bÊt kú trªn mét mÆt ph¼ng dÉn ®iÖn tuyÖt ®èi vµ n»m trªn mét hèc céng h−ëng hoµn toµn phï hîp víi kÕt qu¶ m« pháng ®èi víi kÕt cÊu ®· ®−îc kiÓm chøng trong c¸c tµi liÖu tham kh¶o [14] vµ [15]. Ch−¬ng 3 tiÕp tôc nghiªn cøu ph©n tÝch vµ m« pháng ®èi víi d¹ng kÕt cÊu ph¼ng thø hai ®−îc ®Ò xuÊt. §ã lµ kÕt cÊu cã d¹ng nh− kÕt cÊu sãng mÆt (kiÓu kÕt cÊu m¹ch d¶i) nh−ng ®iÓm kh¸c biÖt ë ®©y lµ kÕt cÊu m¹ch d¶i ®−îc kÝch thÝch liªn tôc bëi sãng ch¹y chø kh«ng ph¶i lµ kÝch thÝch t¹i 1 ®iÓm bëi nguån nu«i (sãng ®øng). Sãng ch¹y sÏ kÝch thÝch bÒ mÆt kÕt cÊu d−íi gãc tíi θi bÊt kú vµ kÕt cÊu sÏ trë thµnh kÕt cÊu impedance. §©y còng lµ d¹ng bµi to¸n ch−a ®−îc nghiªn cøu trong thùc tÕ. Cho ®Õn nay phÇn lín c¸c nghiªn cøu sö dông ph−¬ng ph¸p moment ®Òu tËp trung vµo c¸c anten m¹ch d¶i víi nguån nu«i cè ®Þnh ®· ®−îc c¸c nhµ khoa häc Johnson R. C. et al [7], Gupta, K. C.; Benalla Abdelaziz [8] vµ Gupta, K. C. [9] thÓ hiÖn trong c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña m×nh. KÕt qu¶ ®¹t ®−îc trong Ch−¬ng 3 ®ã lµ sö dông ph−¬ng ph¸p moment víi hµm c¬ së miÒn con ®Ó m« pháng thµnh c«ng c¸c ®Æc tÝnh bøc x¹ cña kÕt cÊu m¹ch d¶i cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y. Ch−¬ng cuèi cïng lµ kÕt luËn, nhËn xÐt c¸c kÕt qu¶ ®· ®¹t ®−îc vµ ®−a ra ®Ò xuÊt øng dông cña c¸c kÕt cÊu ®−îc nghiªn cøu vµ h−íng nghiªn cøu trong t−¬ng lai. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n GS. TSKH Phan Anh, GS. NguyÔn V¨n Ngä, TS. NguyÔn Quèc Trung vµ c¸c ®ång nghiÖp ®· tËn t×nh h−íng dÉn, gióp ®ì t«i vÒ h−íng nghiªn cøu, tµi liÖu, ph−¬ng ph¸p lµm viÖc trong thêi gian thùc hiÖn b¶n luËn ¸n nµy. T«i còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n PGS. TS. Ph¹m Minh Hµ, PGS. TS. §µo §øc KÝnh, TS. NguyÔn ViÕt Nguyªn, TS. NguyÔn Nam Qu©n vµ TS. V−¬ng §¹o Vi ®· ®ãng gãp nh÷ng ý kiÕn nhËn xÐt hÕt søc quý b¸u ®Ó hoµn thiÖn b¶n luËn ¸n. Do thêi gian h¹n chÕ vµ tr×nh ®é cßn cã h¹n, nªn c¸c vÊn ®Ò tr×nh bµy cã thÓ vÉn ch−a ®¸p øng ®−îc hÕt c¸c yªu cÇu ®Æt ra, t«i xin sÏ tiÕp tôc cËp nhËt, söa ch÷a vµ bæ sung cho hoµn thiÖn. Xin tr©n träng c¶m ¬n! T¸c gi¶: TrÇn Minh TuÊn 12 ch−¬ng 1: kÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y 1.1. giíi thiÖu vÒ c¸c kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y C¸c kÕt cÊu sãng ch¹y cã thÓ lµ c¸c kÕt cÊu sãng rß v._.µ kÕt cÊu sãng mÆt. Chóng gièng nhau ë mét sè ®iÓm nh− ®Òu cã hÖ dÉn sãng trong kÕt cÊu c¬ së, tuy nhiªn ®iÓm kh¸c nhau lµ qu¸ tr×nh kÝch thÝch sãng vµ do vËy mçi kÕt cÊu ®Òu cã c¸c cÊu tróc ®iÖn tõ tr−êng kh¸c nhau. 1.1.1. KÕt cÊu sãng rß KÕt cÊu sãng rß ®−îc x©y dùng trªn c¬ së kÕt cÊu èng dÉn sãng cho phÐp bøc x¹ (rß rØ) n¨ng l−îng däc theo chiÒu dµi cña èng dÉn sãng. Mét vÝ dô ®¬n gi¶n cña lo¹i kÕt cÊu nµy lµ èng dÉn sãng h×nh ch÷ nhËt víi vÕt c¾t khe däc theo chiÒu dµi cña èng nh− trªn h×nh vÏ 1.1a. H×nh 1.1: KÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt (a) vµ chu kú (b, c, d, e) Bëi v× viÖc bøc x¹ n¨ng l−îng diÔn ra däc theo chiÒu dµi cña èng dÉn sãng do vËy toµn bé chiÒu dµi cña khe t¹o ra gãc më hiÖu dông cña kÕt cÊu ngo¹i trõ tr−êng hîp n¨ng l−îng bøc x¹ qu¸ nhiÒu vµ bøc x¹ hÕt tr−íc khi ®¹t ®Õn ®iÓm cuèi cña khe. Do xuÊt hiÖn sù rß rØ n¨ng l−îng, hÖ sè truyÒn sãng cña kÕt cÊu sãng rß lµ mét sè phøc víi hÖ sè pha β b»ng: k<= λ πβ 2 )1.1( a) b) c) d) e) 13 và hÖ sè rß α > 0. HÖ sè rß α lín hay bÐ phô thuéc vµo sù rß rØ n¨ng l−îng trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi lín hay bÐ. Gi¸ trÞ α lín chØ ra r»ng tèc ®é rß rØ lín trªn mét gãc më ng¾n do vËy chïm sãng bøc x¹ cã ®é réng chïm sãng lín vµ ng−îc l¹i gi¸ trÞ α nhá cho thÊy mét gãc më hiÖu dông dµi vµ chïm sãng bøc x¹ hÑp. Th«ng th−êng mét kÕt cÊu sãng rß cã chiÒu dµi kho¶ng 20λ cho phÐp ®é réng chïm sãng kho¶ng 40 vµ h−íng truyÒn sãng chÕch kho¶ng 450 so víi trôc èng dÉn sãng. a) Ph©n lo¹i kÕt cÊu sãng rß: Dùa theo d¹ng h×nh häc cña kÕt cÊu èng dÉn sãng ng−êi ta chia kÕt cÊu sãng rß thµnh 2 lo¹i ®ã lµ: lo¹i ®ång nhÊt (uniform) vµ chu kú (periodic). - Lo¹i ®ång nhÊt: KÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt lµ kÕt cÊu mµ d¹ng h×nh häc cña hÖ thèng dÉn sãng lµ ®ång nhÊt däc theo chiÒu dµi cña èng dÉn sãng. VÝ dô ®¬n gi¶n cña kÕt cÊu nµy lµ mét khe ®−îc c¾t däc theo chiÒu dµi èng (H×nh 1.1a). Trong tr−êng hîp nµy b−íc sãng trong khe b»ng b−íc sãng trong èng dÉn sãng, vµ hÖ sè rß chØ phô thuéc vµo ®é réng cña khe vµ ®é dµy cña èng dÉn sãng mµ th«i. H−íng cña bóp sãng chÝnh cña kÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: 0 sin km βθ ≈ )2.1( §é réng bóp sãng lµ: mL θλθ cos)/( 1 0 ≈∆ )3.1( trong ®ã θm lµ gãc cña bóp sãng chÝnh ®−îc ®o theo h−íng bøc x¹ ra ngoµi (vu«ng gãc víi trôc cña èng dÉn sãng), L lµ chiÒu dµi cña kÕt cÊu sãng rß, ∆θ lµ ®é réng cña bóp sãng chÝnh vµ k0 lµ hÖ sè sãng trong kh«ng gian tù do. C¶ θm vµ ∆θ trong c¸c c«ng thøc (1.2) vµ (1.3) ®Òu ®−îc ®o b»ng radian. §é réng bóp sãng ®Çu tiªn phô thuéc vµo chiÒu dµi kÕt cÊu L vµ sau ®ã phô thuéc vµo sù ph©n bè biªn ®é tr−êng cña gãc më. Gi¸ trÞ ph©n bè biªn ®é tr−êng gãc më vµo kho¶ng tõ 0,88 vµ 0,91 phô thuéc vµo tû lÖ n¨ng l−îng bøc x¹ ra ngoµi nhiÒu hay Ýt. - Lo¹i chu kú: KÕt cÊu sãng rß chu kú lµ kÕt cÊu mµ d¹ng h×nh häc cña hÖ thèng dÉn sãng ®−îc ®iÒu biÕn theo chu kú vµ chÝnh tÝnh chu kú nµy t¹o ra sù rß rØ n¨ng l−îng. C¸c vÝ dô vÒ kÕt cÊu sãng rß chu kú ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ 1.1b, c, d, e. §iÓm kh¸c nhau quan träng gi÷a kÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt vµ chu kú ®ã lµ ph−¬ng thøc sãng chñ ®¹o trong kÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt lµ sãng nhanh vµ sù bøc x¹ 14 ®−îc thùc hiÖn thuËn lîi khi kÕt cÊu më. Ng−îc l¹i, ph−¬ng thøc sãng chñ ®¹o trong kÕt cÊu sãng rß chu kú ®ã lµ sãng chËm vµ viÖc bøc x¹ n¨ng l−îng khã kh¨n h¬n thËm chÝ khi kÕt cÊu lµ më. §èi víi kÕt cÊu sãng rß chu kú th× t¹o ra mét sè v« h¹n c¸c sãng hµi kh«ng gian, trong ®ã chØ cã mét sè hµi lµ sãng nhanh cßn tÊt c¶ sè cßn l¹i lµ sãng chËm. Do vËy ®Ó cã kÕt cÊu sãng rß bøc x¹, cÇn thiÕt kÕ lµm sao cho sãng hµi ®Çu tiªn (n = -1) lµ sãng nhanh. Ngoµi ra ®èi víi kÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt, h−íng sãng chØ cã chiÒu h−íng vÒ phÝa tr−íc theo h−íng cña luång sãng, cßn ®èi víi kÕt cÊu sãng rß chu kú th× h−íng sãng lµ bÊt kú hÇu hÕt lµ h−íng ng−îc l¹i h−íng cña luång sãng, chØ cã mét sè Ýt lµ h−íng theo h−íng cña luång sãng mµ th«i. Do vËy sù bøc x¹ tõ kÕt cÊu sãng dß chu kú ®−îc thùc hiÖn do thµnh phÇn sãng hµi n = -1, do vËy trong c«ng thøc (1.2), β ph¶i ®−îc thay thÕ bëi β-1 nªn h−íng cña bóp sãng chÝnh trong kÕt cÊu sãng rß chu kú ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: 0 1sin km −≈ βθ )4.1( trong ®ã: d/201 πββ −=− , thay thÕ vµo (1.4), chóng ta cã: ddkk g m 0 0 0 00 0 2sin λ λ λπβθ −=−≈ )5.1( V× vËy phô thuéc vµo tû sè λ0/d, trong ®ã d lµ chu kú vµ so s¸nh víi λ0/λg0 (hay β0/k0), chïm sãng cã thÓ h−íng theo phÝa tr−íc hoÆc h−íng ng−îc l¹i. b) Ph©n tÝch sãng trong kÕt cÊu sãng rß: §èi víi kÕt cÊu sãng rß ®ång nhÊt, nguyªn lý truyÒn sãng vµ bøc x¹ t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n, chóng ta sÏ ph©n tÝch kü nguyªn lý truyÒn sãng vµ bøc x¹ trong kÕt cÊu sãng rß chu kú. Trong tr−êng hîp nµy, chóng ta chän kÕt cÊu sãng rß ®−îc cÊu t¹o tõ mét èng dÉn sãng ch÷ nhËt hoÆc trßn, trªn thµnh èng ®−îc c¾t mét hoÆc nhiÒu khe cã ®é dµi b»ng nöa b−íc sãng (khe nöa sãng) [1]. Th«ng th−êng khi dïng èng dÉn sãng ch÷ nhËt th× d¹ng sãng kÝch thÝch lµ sãng H10 cßn khi dïng èng dÉn sãng trßn d¹ng sãng kÝch thÝch lµ sãng H11. Khi cã sãng ®iÖn tõ truyÒn lan trong èng, ë mÆt trong cña thµnh èng sÏ cã dßng ®iÖn mÆt. VÐct¬ mËt ®é cña nã ®−îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc : [ ]HnJ es ×= )6.1( n - vÐct¬ ph¸p tuyÕn víi mÆt trong cña thµnh èng; H - vÐct¬ c−êng ®é tõ tr−êng trªn bÒ mÆt thµnh èng. 15 Khi truyÒn sãng H10 trong èng dÉn sãng ch÷ nhËt, vÐct¬ tõ tr−êng cã hai thµnh phÇn: ⎪⎪⎭ ⎪⎪⎬ ⎫ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−= ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= − − z z i z i x e a xiAHH e a xHH β β π π sin cos 0 0 )7.1( H0 - biªn ®é cùc ®¹i cña c−êng ®é tõ tr−êng t¹i t©m èng dÉn sãng (x = 0); A - h»ng sè; β = 2π/λ - hÖ sè pha cña sãng trong èng dÉn sãng; a - ®é réng cña thµnh hÑp èng dÉn sãng. Theo (1.6) vµ (1.7) th× ë mÆt trong thµnh èng sÏ cã ba thµnh phÇn dßng ®iÖn mÆt: hai thµnh phÇn ngang Jx, Jy g©y ra bëi tõ tr−êng däc Hz vµ mét thµnh phÇn dßng ®iÖn däc Jz g©y ra bëi tõ tr−êng ngang Hx . Ph©n bè cña thµnh phÇn dßng ®iÖn ngang Jx, Jy vµ dßng ®iÖn däc Jz trªn thµnh réng vµ thµnh hÑp cña èng ®−îc vÏ trªn ë h×nh 1.2. H×nh 1.2: Ph©n bè cña thµnh phÇn dßng ®iÖn ngang Jx, Jy vµ dßng ®iÖn däc Jz trªn thµnh réng vµ thµnh hÑp cña èng H×nh 1.3: §−êng søc mËt ®é dßng ®iÖn trªn thµnh èng dÉn sãng NÕu khe n»m trªn thµnh èng dÉn sãng vµ c¾t ngang ®−êng søc mËt ®é dßng ®iÖn th× dßng ®iÖn dÉn trªn thµnh èng sÏ bÞ gi¸n ®o¹n t¹i khe hë vµ chuyÓn thµnh dßng ®iÖn dÞch ch¶y vu«ng gãc víi hai mÐp khe (H×nh 1.3). Trong khe sÏ h×nh thµnh ®iÖn tr−êng 16 t−¬ng øng víi dßng ®iÖn dÞch vµ gi÷a hai mÐp khe sÏ ph¸t sinh ®iÖn ¸p. NÕu ®Æt khe vu«ng gãc víi ®−êng søc mÆt ®é dßng ®iÖn mÆt th× thµnh phÇn dßng ®iÖn dÞch ch¶y ngang mÐp khe lµ cùc ®¹i, khe ®−îc kÝch thÝch m¹nh nhÊt. NÕu ®Æt khe däc theo ®−êng søc mÆt ®é dßng ®iÖn mÆt th× sÏ kh«ng ph¸t sinh dßng ®iÖn dÞch ch¶y ngang mÐp khe, nghÜa lµ khe kh«ng ®−îc kÝch thÝch vµ nã sÏ kh«ng bøc x¹ n¨ng l−îng. C¸c khe trªn thµnh èng dÉn sãng cã thÓ ®−îc xÕp ®Æt theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau (H×nh 1.4). H×nh 1.4: C¸c lo¹i khe trªn èng dÉn sãng H×nh 1.5: KÝch thÝch khe sö dông th¨m Khe däc trªn èng dÉn sãng (khe 1) ®−îc kÝch thÝch bëi c¸c thµnh phÇn ngang cña mËt ®é dßng ®iÖn mÆt Jx, Jy vµ cã thÓ c¾t trªn b¶n réng còng nh− b¶n hÑp cña èng. Tuy nhiªn cÇn chó ý r»ng däc theo ®−êng trung b×nh cña b¶n réng, mËt ®é dßng ®iÖn ngang b»ng kh«ng (Jx = 0), v× vËy nÕu c¸c khe n»m däc theo ®−êng trung b×nh th× chóng sÏ kh«ng ®−îc kÝch thÝch vµ kh«ng bøc x¹ n¨ng l−îng. §Ó kÝch thÝch cho c¸c khe nµy cã thÓ dïng c¸c th¨m kÝch thÝch ®Æt c¹nh khe, vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng cña khe (H×nh 1.5). Dßng ®iÖn ch¶y trªn c¸c th¨m kÝch thÝch ®−îc t¹o nªn bëi c¸c dßng ®iÖn mÆt ch¶y trªn thµnh èng ë ®iÓm ®Æt th¨m. Khe ngang trªn èng dÉn sãng (khe 2) ®−îc kÝch thÝch bëi c¸c thµnh phÇn däc cña mËt ®é dßng ®iÖn mÆt Jz. Khe ngang chØ cã thÓ c¾t trªn b¶n réng cña èng v× trªn b¶n hÑp th× Hx = Jz = 0. Khe nghiªng (khe 3) cã thÓ c¾t trªn b¶n réng còng nh− trªn b¶n hÑp cña èng dÉn sãng vµ ®−îc kÝch thÝch bëi c¸c thµnh phÇn dßng ®iÖn däc còng nh− ngang. C−êng ®é kÝch thÝch cho c¸c khe ®−îc x¸c ®Þnh bëi h×nh chiÕu cña vÐct¬ mËt ®é dßng ®iÖn mÆt lªn h−íng vu«ng gãc víi trôc cña khe. Khe ch÷ thËp (khe 4) lµ kÕt hîp gi÷a khe ngang vµ khe däc. Theo (1.7) dßng ®iÖn däc vµ ngang trªn thµnh èng t¹i cïng mét thiÕt diÖn cã gãc lÖch pha nhau 900. V× vËy c¸c khe däc vµ ngang sÏ ®−îc kÝch thÝch lÖch pha nhau 900. NÕu t©m cña khe ch÷ thËp 17 ®−îc ®Æt c¸ch ®−êng trung b×nh cña b¶n réng mét kho¶ng c¸ch x = x0 sao cho biªn ®é cña c¸c thµnh phÇn tõ tr−êng Hx vµ Hz t¹i ®ã b»ng nhau th× c−êng ®é kÝch thÝch cho hai khe sÏ b»ng nhau. Do ®ã khe ch÷ thËp sÏ bøc x¹ sãng ph©n cùc trßn theo h−íng vu«ng gãc víi thµnh réng cña èng dÉn sãng. 1.1.2. KÕt cÊu sãng mÆt Nh− chóng ta ®· biÕt, sãng mÆt chØ cã thÓ ®−îc h×nh thµnh trªn bÒ mÆt cña nh÷ng kÕt cÊu ®Æc biÖt, tho¶ m·n nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh. C¸c kÕt cÊu nµy ®−îc gäi lµ kÕt cÊu sãng mÆt hay kÕt cÊu sãng chËm [1]. a) TÝnh chÊt cña sãng mÆt: - Biªn ®é c−êng ®é tr−êng cña sãng mÆt trong m«i tr−êng kh«ng khÝ suy gi¶m nhanh theo h−íng ph¸p tuyÕn víi mÆt ph©n giíi. - VËn tèc pha cña sãng mÆt theo h−íng truyÒn sãng nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng (v< c). - Tr−êng cña sãng mÆt kh«ng ph¶i lµ tr−êng ngang, nghÜa lµ lu«n cã thµnh phÇn ®iÖn tr−êng hoÆc tõ tr−êng n»m däc theo h−íng truyÒn lan cña sãng. H×nh 1.6: Anten sãng mÆt trªn kÕt cÊu chËm b) Ph©n tÝch sãng trong kÕt cÊu sãng mÆt: H×nh 1.6 vÏ s¬ ®å cña anten sãng mÆt trªn kÕt cÊu chËm, ®èi víi tr−êng hîp sãng E vµ sãng H. MÆt ph¼ng h×nh vÏ trong c¸c tr−êng hîp nµy vµ mÆt c¾t däc theo ph−¬ng truyÒn sãng cña kÕt cÊu chËm. §Ó thuËn tiÖn, chóng ta chän hÖ to¹ ®é sao cho trôc z vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ph©n giíi, nghÜa lµ trïng ph−¬ng víi vector ph¸p tuyÕn ngoµi nr , trôc y phï hîp víi thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña vector ®iÖn tr−êng trªn mÆt ph©n giíi, cßn trôc x phï hîp víi thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña vector tõ tr−êng. Sù gi¶m biªn ®é cña c¸c thµnh phÇn tr−êng cña sãng mÆt theo h−íng trôc z ®−îc biÓu thÞ bëi ®−êng ®øt nÐt trªn c¸c h×nh vÏ. V× vËn tèc pha cña sãng mÆt lu«n nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng nªn sãng mÆt cßn ®−îc gäi lµ sãng chËm. Tû sè c/v phô thuéc vµo ®Æc ®iÓm cña kÕt cÊu duy tr× sãng ®−îc 18 gäi lµ hÖ sè chËm sãng hay hÖ sè chËm cña kÕt cÊu. HÖ sè chËm cña ®−êng truyÒn cã liªn quan ®Õn kh¶ n¨ng rót ng¾n kÝch th−íc kÕt cÊu. Sù suy gi¶m cña c−êng ®é tr−êng sãng mÆt theo h−íng ph¸p tuyÕn víi mÆt ph©n giíi cã quan hÖ víi hÖ sè chËm c/v. Tû sè c/v cµng lín th× n¨ng l−îng sãng mÆt tËp trung ë gÇn mÆt ph©n giíi cµng lín. HÖ sè suy gi¶m cã liªn quan ®Õn hiÖu suÊt cña kÕt cÊu. Anten chÊn tö thùc hiÖn tõ chøc n¨ng sãng chËm nªu ë trªn ®−îc gäi lµ chÊn tö impedance. Mét sè vÝ dô vÒ c¸c kÕt cÊu cã kh¶ n¨ng duy tr× sãng chËm ®−îc tr×nh bµy ë h×nh 1.7. H×nh 1.7: Mét sè kÕt cÊu cã kh¶ n¨ng duy tr× sãng chËm Nguyªn lý h×nh thµnh sãng chËm trªn kÕt cÊu h×nh 1.7a ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: Sãng chËm ®−îc h×nh thµnh do giao thoa cña sãng truyÒn lan trong kho¶ng kh«ng gian trªn bÒ mÆt kÕt cÊu (r ≥ a2) theo ®−êng th¼ng nèi gi÷a hai thµnh r¨ng (sãng 1) vµ sãng truyÒn lan theo ®−êng uèn khóc trong kho¶ng kh«ng gian r·nh gi÷a hai r¨ng kim lo¹i (sãng 2). Râ rµng lµ ®é dµi ®−êng ®i cña sãng 2 lín h¬n ®é dµi ®−êng ®i cña sãng 1. KÕt qu¶ lµ sãng tæng hîp trªn bÒ mÆt kÕt cÊu cã vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc sãng kh«ng gian tù do. HÖ sè chËm cña kÕt cÊu lo¹i nµy phô thuéc chñ yÕu vµo ®é s©u cña r·nh (∆ = a2 - a1). §iÒu kiÖn ®Ó h×nh thµnh sãng mÆt trªn bÒ mÆt kÕt cÊu ®ã lµ ∆ < λ/4. Trong tr−êng hîp nµy trë kh¸ng bÒ mÆt mang tÝnh chÊt c¶m kh¸ng. NÕu tiÕp tôc t¨ng gi¸ trÞ ∆ th× vËn tèc pha cµng gi¶m vµ khi ∆ = λ/4 th× x¶y ra hiÖn t−îng céng h−ëng vµ sù truyÒn lan sãng mÆt sÏ kh«ng cßn n÷a. §Ó t¨ng c−êng ®é chËm pha cña nh¸nh sãng truyÒn theo ®−êng uèn khóc khi kh«ng cã kh¶ n¨ng t¨ng ∆, cã thÓ thay thÕ m«i tr−êng kh«ng khÝ trong kho¶ng gi÷a hai ®Üa kim lo¹i b»ng mét ®iÖn m«i hoÆc tõ m«i cã hÖ sè ®iÖn thÈm hoÆc tõ thÈm kh¸ lín. Khi Êy sãng truyÒn theo nh¸nh 2 kh«ng chØ cã ®−êng ®i dµi h¬n mµ vËn tèc pha còng nhá h¬n, do ®ã sÏ t¨ng gãc chËm pha cña sãng tæng hîp trªn bÒ mÆt kÕt cÊu, nghÜa lµ t¨ng hÖ sè lµm chËm cña ®−êng truyÒn sãng chËm. a) b) c) 19 KÕt cÊu d©y dÉn mµ bªn ngoµi ®−îc phñ líp ®iÖn m«i hoÆc ferit (H×nh 1.7b). Gi¶ sö d©y dÉn ®−îc kÝch thÝch bëi mét sãng ph¼ng truyÒn lan däc theo d©y. N¨ng l−îng ®iÖn tõ truyÒn theo kÕt cÊu trªn sÏ gåm hai phÇn, mét phÇn truyÒn trong m«i tr−êng kh«ng khÝ bao quanh kÕt cÊu víi vËn tèc pha b»ng vËn tèc sãng trong kh«ng gian tù do (v = c) vµ mét phÇn truyÒn trong líp ®iÖn m«i hoÆc tõ m«i (µr vµ εr lµ hÖ sè tõ thÈm vµ ®iÖn thÈm t−¬ng ®èi cña vËt liÖu bao quanh d©y dÉn) víi vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc sãng trong kh«ng gian tù do (v < c). Nh− vËy t¹i mçi thêi ®iÓm bÊt kú trªn bÒ mÆt kÕt cÊu sÏ cã sù giao thoa cña hai sãng truyÒn lan víi vËn tèc pha kh¸c nhau, trong ®ã mét sãng truyÒn lan víi vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng. KÕt qu¶ lµ sãng tæng hîp truyÒn trªn bÒ mÆt kÕt cÊu sÏ cã vËn tèc pha nhá h¬n vËn tèc ¸nh s¸ng. Kh¸i niÖm trë kh¸ng bÒ mÆt (hay impedance bÒ mÆt) cña mét kÕt cÊu nghÜa lµ khi trªn mÆt ngoµi cña kÕt cÊu ®ã c¸c thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña ®iÖn tr−êng vµ tõ tr−êng cã gi¸ trÞ kh¸c kh«ng. Theo ®Þnh nghÜa, trë kh¸ng bÒ mÆt lµ tû sè cña thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña ®iÖn tr−êng vµ tõ tr−êng trªn bÒ mÆt kÕt cÊu: x t S H EZ = )8.1( §Ó lµm râ ®Æc tÝnh cña trë kh¸ng bÒ mÆt, chóng ta h·y kh¶o s¸t tr−êng hîp sãng E. Gi¶ sö thµnh phÇn c−êng ®é tõ tr−êng cña sãng ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng: ihypz xx eeHiHH −−== 0 )9.1( Vector tõ tr−êng H h−íng theo trôc x nh−ng kh«ng biÕn ®æi theo x. Sù suy gi¶m cña biªn ®é tr−êng theo z tu©n theo quy luËt cña hµm mò ©m pze− trong ®ã p lµ sè thùc d−¬ng gäi lµ hÖ sè suy gi¶m cña sãng. Sù phô thuéc cña tr−êng theo y cã d¹ng sãng ch¹y víi hÖ sè pha h. Quan hÖ cña p vµ h khi tr−êng tho¶ m·n ph−¬ng tr×nh sãng ®−îc x¸c ®Þnh bëi: 22 khp −= )10.1( v× p lµ sè thùc d−¬ng nªn râ rµng h > k. C¸c thµnh phÇn cßn l¹i cña c−êng ®é ®iÖn tr−êng cã thÓ x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh Maxwell EirotH 0ωε= . Trong m«i tr−êng kh«ng khÝ ta cã: ihypz xy ihypz xz eeWH k piHhiE eeWH k hHhE −− −− == == 0 0 0 0 ωε ωε )11.1( 20 Tõ (1.9) vµ (1.11) dÔ dµng nhËn thÊy r»ng theo h−íng trôc y cã sù dÞch chuyÓn n¨ng l−îng cña sãng mÆt (v× Ez vµ Hx ®ång pha nªn *2 1 xzy HES = sÏ lµ thùc), cßn theo h−íng z kh«ng cã sù dÞch chuyÓn n¨ng l−îng (v× Ez vµ Hx lÖch pha nhau 2/π nªn * 2 1 xzy HES −= sÏ lµ ¶o). Tõ c¸c hÖ thøc ®· nhËn ®−îc, chóng ta x¸c ®Þnh ®−îc trë kh¸ng bÒ mÆt (hay cßn gäi lµ impedance bÒ mÆt): W k pipi H E Z x y s === 0ωε )12.1( Trong ®ã W lµ trë kh¸ng sãng trong m«i tr−êng kh«ng khÝ b»ng 377 Ohm. V× p lµ sè thùc nªn theo (1.12) trë kh¸ng bÒ mÆt lµ mét sè ¶o vµ mang tÝnh chÊt c¶m kh¸ng thuÇn. Tõ ®©y cã thÓ nhËn thÊy ®iÒu kiÖn tån t¹i cña sãng mÆt trªn kÕt cÊu ®Þnh h−íng lµ trë kh¸ng trªn bÒ mÆt kÕt cÊu ®ã ph¶i cã ®Æc tÝnh c¶m kh¸ng. C¸c hÖ thèng sãng chËm th−êng gÆp lµ: kÕt cÊu r·nh trªn mÆt ph¼ng vµ mÆt cong, c¸c d©y dÉn kim lo¹i cã phñ líp ®iÖn m«i hoÆc ferit kim lo¹i h×nh r¨ng l−îc... cã ®é dµi h÷u h¹n, sãng mÆt truyÒn lan däc theo nã sÏ ph¶n x¹ l¹i mét phÇn ë ®Çu cuèi, mét phÇn bøc x¹ ra ngoµi. Khi Êy hÖ thèng chËm sÏ trë thµnh hÖ thèng bøc x¹ ®iÖn tõ (anten). 1.1.3. C¸c quan ®iÓm ph©n tÝch kÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y: a) Quan ®iÓm ph©n tÝch kÕt cÊu sãng rß: Theo nguyªn lý t−¬ng hç, kÕt cÊu sãng rß kiÓu khe èng dÉn sãng cã thÓ dïng lµm anten ph¸t còng nh− anten thu. C−êng ®é kÝch thÝch khe (còng cã nghÜa lµ c−êng ®é bøc x¹ hoÆc thu cña khe) phô thuéc vµo vÞ trÝ cña khe trªn thµnh èng dÉn sãng. Kh¶o s¸t h−íng tÝnh cña khe c¾t trªn thµnh èng dÉn sãng kh«ng thÓ dùa vµo nguyªn lý ®æi lÉn v× kÝch th−íc cña thµnh èng lµ h÷u h¹n, so s¸nh ®−îc víi b−íc sãng, ®Æc biÖt lµ khi kh¶o s¸t h−íng tÝnh trong mÆt ph¼ng E. §å thÞ ph−¬ng h−íng cña khe trong mÆt ph¼ng H cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh g»n ®óng theo nguyªn lý ®æi lÉn ®èi víi chÊn tö ®iÖn cã cïng kÝch th−íc. §iÖn dÉn bøc x¹ GΣ cña khe còng phô thuéc vµo kÝch th−íc cña mÆt kim lo¹i mang khe vµ vÞ trÝ cña khe trªn mÆt Êy. V× khe c¾t trªn thµnh èng dÉn sãng sÏ bøc x¹ n¨ng l−îng ra kh«ng gian bªn ngoµi nªn nã trë thµnh t¶i cña èng vµ sÏ ¶nh h−ëng ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña èng dÉn sãng. Khi Êy, n¨ng l−îng truyÒn trong èng sÏ cã mét phÇn bøc x¹ qua khe, mét phÇn ph¶n x¹ l¹i tõ khe gièng nh− khi ph¶n x¹ sãng tõ c¸c chç kh«ng ®ång nhÊt cña èng dÉn sãng vµ ®i ng−îc vÒ phÝa m¸y ph¸t, cßn mét phÇn tiÕp 21 tôc truyÒn lan trong èng. ¶nh h−ëng cña khe ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña èng ®−îc ®Æc tr−ng bëi dÉn n¹p vµo vµ trë kh¸ng vµo cña khe. Tr−êng hîp khe ®−îc c¾t ngang trªn thµnh réng cña èng dÉn sãng, nã sÏ lµm gi¸n ®o¹n ®−êng søc mËt ®é dßng ®iÖn ch¶y däc theo èng. V× vËy khe ngang trong tr−êng hîp nµy cã thÓ ®−îc coi nh− mét trë kh¸ng m¾c nèi tiÕp trªn ®−êng d©y song hµnh t−¬ng ®−¬ng cña èng dÉn sãng. H×nh 1.8a vÏ èng dÉn sãng, ®−êng d©y song hµnh t−¬ng ®−¬ng vµ s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña khe ngang trªn èng dÉn sãng. C¸c trë kh¸ng vÏ ë h×nh lµ trë kh¸ng chuÈn ho¸, trong ®ã R't lµ ®iÖn trë tµi m¾c ë ®Çu cuèi èng dÉn sãng ®Ó phèi hîp trë kh¸ng, t¹o sãng ch¹y trong èng. H×nh 1.8: KÕt cÊu sãng rß vµ c¸c s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng Tr−êng hîp khe c¾t däc, nã sÏ lµm gi¸n ®o¹n ®−êng søc mËt ®é dßng ®iÖn ngang trªn thµnh èng. Dßng ®iÖn ngang nµy cã thÓ coi nh− dßng ph©n nh¸nh, ch¶y theo ®−êng d©y nh¸nh m¾c song song vµo c¸c d©y dÉn cña ®−êng d©y song hµnh t−¬ng ®−¬ng. V× vËy khe däc cã thÓ ®−îc coi t−¬ng ®−¬ng víi trë kh¸ng (hay dÉn n¹p) m¾c song song (h×nh 1.8b). Trë kh¸ng vµo (hay dÉn n¹p vµo) cña khe cã ®é dµi tuú ý lµ mét ®¹i l−îng phøc. §èi víi khe céng h−ëng th× Xv = 0. Muèn cho khe céng h−ëng, ®é dµi cña nã ph¶i nhá h¬n λ/2 chót Ýt. Víi khe cµng réng th× ®é rót ng¾n so víi λ/2 sÏ cµng lín. V× c−êng ®é kÝch thÝch cho khe phô thuéc vµo vÞ trÝ cña khe trªn thµnh èng nªn ¶nh h−ëng cña khe ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña èng dÉn sãng còng phô thuéc vµo yÕu tè nµy. Khi t¨ng c−êng ®é kÝch thÝch khe th× trë kh¸ng vµo cña khe ngang vµ dÉn n¹p vµo cña khe däc sÏ t¨ng. §iÖn dÉn vµo chuÈn ho¸ cña khe däc céng h−ëng trªn tÊm réng cã thÓ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc gÇn ®óng: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Λ Λ== a x b aWGG eqvv 1 22' sin 2 cos09,2 ππλλ )13.1( Weq lµ trë kh¸ng sãng cña ®−êng d©y song hµnh t−¬ng ®−¬ng víi èng dÉn sãng; x1 lµ kho¶ng c¸ch tõ t©m khe ®Õn ®−êng trung b×nh; a lµ ®é réng cña tÊm lín cña èng dÉn a) b) 22 sãng; b lµ ®é réng cña tÊm nhá cña èng dÉn sãng; Λ lµ b−íc sãng trong èng dÉn sãng; λ lµ b−íc sãng trong kh«ng gian tù do Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy r»ng ®iÖn dÉn vµo cña khe däc céng h−ëng sÏ b»ng kh«ng nÕu khe n»m däc trªn ®−êng trung b×nh cña tÊm lín (x1 = 0), vµ cùc ®¹i nÕu khe n»m ë mÐp cña tÊm lín (x1 = a/2) hoÆc n»m däc trªn tÊm nhá cña èng. §iÖn trë vµo chuÈn ho¸ cña khe ngang céng h−ëng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Λ≈= 122 23 ' cos 4 cos523,0 x aaabW RG eq v v ππλλ λ )14.1( Tõ c«ng thøc nµy ta thÊy ®iÖn trë vµo cña khe ngang céng h−ëng sÏ cùc ®¹i khi t©m cña khe n»m trªn ®−êng trung b×nh cña tÊm réng (x1 = 0) v× ë vÞ trÝ nµy dßng ®iÖn däc cã gi¸ trÞ cùc ®¹i, vµ Rv sÏ gi¶m khi t©m cña khe cµng lïi ra xa ®−êng trung b×nh. b) C¸c quan ®iÓm ph©n tÝch kÕt cÊu sãng mÆt: Mçi kÕt cÊu sãng mÆt th−êng bao gåm 2 phÇn chÝnh: bé kÝch thÝch vµ kÕt cÊu ®Þnh h−íng sãng chËm. Bé kÝch thÝch t¹o ra sãng ®iÖn tõ ph¼ng ®ång nhÊt, cßn kÕt cÊu chËm biÕn ®èi sãng ph¼ng ®ång nhÊt thµnh sãng chËm, duy tr× sù bøc x¹ cña sãng. Bøc x¹ cña kÕt cÊu sãng mÆt cã thÓ ®−îc kh¶o s¸t theo hai quan ®iÓm nh− sau: - Quan ®iÓm 1: Coi bøc x¹ cña kÕt cÊu ®−îc thùc hiÖn bëi c¸c dßng ®iÖn vµ dßng tõ mÆt t−¬ng ®−¬ng ph©n bè trªn bÒ mÆt cña hÖ thèng chËm. Tr−êng kÝch thÝch cho mÆt bøc x¹ trong tr−êng hîp nµy lµ c¸c thµnh phÇn Ey vµ Hx. §ång thêi trë kh¸ng bÒ mÆt ®−îc x¸c ®Þnh bëi (1.12) lµ ®¹i l−îng thuÇn ¶o. §©y lµ bµi to¸n bøc x¹ cña mét diÖn tÝch ph¼ng ®−îc kÝch thÝch bëi tr−êng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng ¶o. - Quan ®iÓm 2: Theo quan ®iÓm nµy, bøc x¹ cña kÕt cÊu ®−îc coi nh− x¶y ra t¹i chç gi¸n ®o¹n cña kÕt cÊu. Do ®ã, mÆt bøc x¹ ®−îc coi lµ diÖn tÝch n»m ë ®Çu cuèi vµ vu«ng gãc víi bÒ mÆt kÕt cÊu chËm. DiÖn tÝch nµy chÝnh lµ mét phÇn cña mÆt ®ång pha cña sãng mÆt ë ®Çu cuèi. Trªn diÖn tÝch ®ã, pha cña tr−êng ®ång ®Òu, cßn biªn ®é ph©n bè theo quy luËt hµm mò ©m gi¶m dÇn theo h−íng vu«ng gãc víi bÒ mÆt kÕt cÊu. KÝch th−íc cña mÆt bøc x¹ ®−îc giíi h¹n ë chç mµ biªn ®é cña tr−êng gi¶m ®Õn mét møc cho tr−íc. Trong tr−êng hîp nµy, tr−êng kÝch thÝch cho mÆt bøc x¹ sÏ gåm c¸c thµnh phÇn Ez, Hx. Theo (1.9) vµ (1.11), chóng ta cã ®−îc trë kh¸ng bÒ mÆt cña mÆt bøc x¹: 0Wk h H EZ x z s == )15.1( Trong tr−êng hîp nµy, trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng thùc. Ký hiÖu ®¹i l−îng nµy lµ Ws th×: 23 0Wk hWs = )16.1( §©y lµ bµi to¸n bøc x¹ cña bÒ mÆt (®−îc kÝch thÝch bëi tr−êng) cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ thùc. Nh− vËy, bµi to¸n bøc x¹ cña kÕt cÊu sãng mÆt nÕu ®−îc kh¶o s¸t theo quan ®iÓm 2 th× ®Ó x¸c ®Þnh ®å thÞ ph−¬ng h−íng cña kÕt cÊu, chóng ta kh«ng cÇn tÝnh ®Õn ®é dµi cña kÕt cÊu. Do ®ã ph−¬ng ph¸p nµy sÏ cho kÕt qu¶ kh«ng chÝnh x¸c nÕu ®é dµi kÕt cÊu lµ nhá. Ngoµi ra ®Ó ph©n tÝch ®Þnh tÝnh ®Æc tÝnh bøc x¹ cña kÕt cÊu sãng mÆt còng cã thÓ ¸p dông lý thuyÕt ®· biÕt ®èi víi c¸c hÖ thèng bøc x¹ th¼ng. Trong tr−êng hîp nµy kÕt cÊu sãng mÆt ®−îc coi nh− tËp hîp cña c¸c phÇn tö s¾p xÕp theo ®−êng th¼ng víi dßng kÝch thÝch cho c¸c phÇn tö cã gãc pha biÕn ®æi theo quy luËt sãng chËm.. c) Quan ®iÓm chung ®Ó ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y Nh− ®· ph©n tÝch ë trªn, ®èi víi kÕt cÊu sãng rß, sù bøc x¹ x¶y ra liªn tôc trªn bÒ mÆt cña èng dÉn sãng, tuy nhiªn ®èi víi kÕt cÊu sãng mÆt th× tån t¹i 2 quan ®iÓm ®Ó ph©n tÝch kÕt cÊu nµy. §Ó cã ®−îc mét ph−¬ng ph¸p chung ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y bao gåm c¶ kÕt cÊu sãng rß vµ sãng mÆt, chóng ta sö dông quan ®iÓm coi bøc x¹ cña kÕt cÊu ®−îc thùc hiÖn bëi c¸c dßng ®iÖn vµ dßng tõ mÆt t−¬ng ®−¬ng ph©n bè trªn bÒ mÆt cña hÖ thèng. Tr−êng kÝch thÝch cho mÆt bøc x¹ trong tr−êng hîp nµy lµ c¸c thµnh phÇn Ey vµ Hx. §ång thêi trë kh¸ng bÒ mÆt ®−îc x¸c ®Þnh lµ ®¹i l−îng phøc (®èi víi kÕt cÊu sãng rß) vµ thuÇn ¶o (®èi víi kÕt cÊu sãng mÆt). Nh− vËy bµi to¸n sÏ ®−îc chuyÓn thµnh bµi to¸n bøc x¹ cña mét diÖn tÝch nµo ®ã ®−îc kÝch thÝch bëi tr−êng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng phøc. Do vËy quy luËt ph©n bè dßng trªn kÕt cÊu cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh khi hÖ thèng kÕt cÊu ®−îc coi lµ tËp hîp cña c¸c phÇn tö bøc x¹ s¾p xÕp trong kh«ng gian ®−îc kÝch thÝch liªn tôc bëi sãng ®iÖn tõ (sãng ch¹y), khi Êy kÕt cÊu sÏ biÕn ®æi sãng kÝch thÝch (sãng s¬ cÊp) thµnh sãng bøc x¹ thø cÊp tháa m·n hµm ph©n bè dßng ®· cho trªn bÒ mÆt kÕt cÊu. S¬ ®å kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi nguån liªn tôc ®−îc vÏ trªn h×nh 1.9. NÕu kÕt cÊu cã c¸c th«ng sè ®ång nhÊt th× sãng s¬ cÊp hoÆc lµ sÏ ®−îc duy tr× vµ truyÒn lan däc theo kÕt cÊu ®ã (tr−êng hîp kÕt cÊu lµm nhiÖm vô ®Þnh h−íng) hoÆc lµ sãng s¬ cÊp sÏ biÕn ®æi h−íng truyÒn lan nh−ng b¶o toµn ®Æc tÝnh (tr−êng hîp kÕt cÊu lµm nhiÖm vô ph¶n x¹). 24 H×nh 1.9: KÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi nguån liªn tôc (sãng ch¹y) §Ó cã thÓ t¹o ra bøc x¹ thø cÊp víi ®å thÞ ph−¬ng h−íng cho tr−íc, sãng s¬ cÊp cÇn ®−îc biÕn ®æi thµnh mét tæ hîp sãng thø cÊp cã c¸c th«ng sè kh¸c nhau. ThËt vËy, ®Æc tÝnh bøc x¹ cña kÕt cÊu sãng mÆt vÒ c¬ b¶n ®−îc x¸c ®Þnh bëi vËn tèc pha cña sãng mÆt (hoÆc bëi h»ng sè pha h). Khi cã sù chång chÊt mét sè sãng mÆt víi h»ng sè pha kh¸c nhau trªn kÕt cÊu sÏ dÉn ®Õn sù chång chÊt tr−êng t¹o bëi c¸c sãng ®ã ë khu xa, vµ vÒ nguyªn t¾c cã thÓ t¹o thµnh ®å thÞ ph−¬ng h−íng bøc x¹ theo yªu cÇu. 1.1.4. Nh÷ng h¹n chÕ trong bµi to¸n ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y vµ ph−¬ng h−íng gi¶i quyÕt Trªn thùc tÕ ®Ó t¹o ra c¸c ®å thÞ ph−¬ng h−íng (sãng thø cÊp) theo yªu cÇu, bÒ mÆt kÕt cÊu th−êng cã d¹ng hÕt søc phøc t¹p. Do vËy viÖc ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu nµy gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n ®Æc biÖt ph¶i tÝnh to¸n ®èi víi c¸c ph−¬ng tr×nh ®−êng cong h×nh häc rÊt phøc t¹p. Aizenberg, G. Z.; Yampolski, V. G.; Cheriosin, O. N. [2] vµ Tereshin, O. N.; Sedov, V. M.; Chaplin, A. F. [3] còng ®· rÊt cè g¾ng ®Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n tæng hîp ®Ó t×m ra m« h×nh ®−êng cong cña kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y. Tuy nhiªn kh«ng ph¶i lµ ®èi víi bµi to¸n nµo còng ra ®−îc nghiÖm v× ph−¬ng ph¸p sö dông hÇu hÕt lµ c¸c phÐp to¸n gi¶i tÝch vµ nhiÒu khi ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n cã nhiÒu d¹ng kh«ng kh¶ tÝch. C¸c ph−¬ng ph¸p ®Ó ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu nµy còng chØ giíi h¹n b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh nghiÖm b»ng ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng nhá nhÊt. Ph−¬ng ph¸p nµy phï hîp víi tÝnh to¸n ®èi víi c¸c kÕt cÊu cã d¹ng phøc t¹p v× sö dông gi¶i tÝch, song l¹i rÊt mÊt thêi gian ®èi víi bµi to¸n kh«ng t×m ®−îc nghiÖm b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch. 25 Gi¶i quyÕt bµi to¸n ph©n tÝch kÕt cÊu cã h×nh d¹ng bÊt kú ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y sö dông ph−¬ng ph¸p sè cho phÐp nhËn ®−îc kÕt qu¶ chÝnh x¸c víi thêi gian ng¾n. LuËn ¸n ®−a ra mét sè ®iÓm ®ét ph¸ nh− sau: a) M« pháng kÕt cÊu cã h×nh d¹ng phøc t¹p víi trë kh¸ng bÒ mÆt thuÇn ¶o thµnh mét kÕt cÊu ph¼ng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng phøc: Khi kÕt cÊu d¹ng cong ®−îc chuyÓn thµnh ph¼ng, viÖc tÝnh to¸n sÏ trë nªn rÊt dÔ dµng. Quy luËt ph©n bè dßng trªn kÕt cÊu míi ®−îc x¸c ®Þnh khi hÖ thèng kÕt cÊu ®−îc coi lµ tËp hîp cña c¸c phÇn tö bøc x¹ s¾p xÕp trªn mét mÆt ph¼ng ®−îc kÝch thÝch liªn tôc bëi sãng ch¹y, khi Êy kÕt cÊu sÏ biÕn ®æi sãng kÝch thÝch (sãng s¬ cÊp) thµnh sãng bøc x¹ thø cÊp tháa m·n hµm ph©n bè dßng ®· cho trªn bÒ mÆt kÕt cÊu. b) Sö dông ph−¬ng ph¸p moment ®Ó ph©n tÝch kÕt cÊu: Ph−¬ng ph¸p moment [4] (Phô lôc 1) lµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sö dông lý thuyÕt rêi r¹c ®Ó lµm gi¶m nhÑ ®¸ng kÓ bµi to¸n vÒ mèi t−¬ng quan cña c¸c ®¹i l−îng vËt lý trong m«i tr−êng tù do ®−îc biÓu diÔn qua c¸c ph−¬ng tr×nh Maxwell vµ c¸c ®iÒu kiÖn bê, ®Ó biÕn ®æi thµnh c¸c ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n (hoÆc vi ph©n) cã miÒn ®−îc giíi h¹n vµ ®ñ nhá. Thùc vËy, bµi to¸n ®ã ®−îc xem xÐt mét c¸ch rÊt cô thÓ trong mét miÒn t−¬ng ®èi nhá vµ trong miÒn ®ã chóng ta sÏ thùc hiÖn sù rêi r¹c ho¸ vµ khai triÓn c¸c Èn sè thµnh d·y c¸c hµm c¬ së. ë ®©y cÇn ghi nhí mét ®iÓm r»ng kÝch th−íc nhá cña miÒn lµ v« cïng quan träng v× kÝch th−íc nµy cÇn phï hîp víi thÓ tÝch bé nhí cña m¸y vi tÝnh mµ lu«n lu«n kh«ng ph¶i lµ mét nguån tµi nguyªn v« h¹n. Trong khi ®ã ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ ph−¬ng ph¸p sai ph©n h÷u h¹n th−êng xö lý c¸c ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n mét c¸ch trùc tiÕp trªn toµn bé miÒn cña tÝch ph©n ®ã. §ã chÝnh lµ −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p moment, khiÕn cho ph−¬ng ph¸p nµy trë nªn ®−îc −a chuéng nhÊt trong gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n ®iÖn tõ tr−êng do b¶n chÊt tù do, kh«ng bÞ giíi h¹n cña sãng ®iÖn tõ nh− viÖc bøc x¹ sãng vµo kh«ng gian më, cã thÓ ®−îc thu hÑp l¹i trong mét miÒn giíi h¹n bëi c¸c ph−¬ng tr×nh tÝch ph©n. §Æc biÖt ph−¬ng ph¸p moment rÊt thuËn tiÖn khi kh¶o s¸t c¸c kÕt cÊu ph¼ng. Nh÷ng kÕt qu¶ nµy cho phÐp më réng ph¹m vi øng dông cña bµi to¸n tíi ph¹m vi réng r·i h¬n. c) §¸nh gi¸ kÕt qu¶ khi thùc hiÖn chuyÓn kÕt cÊu cã d¹ng cong thµnh kÕt cÊu ph¼ng cã trë kh¸ng bÒ mÆt lµ ®¹i l−îng phøc: Bµi to¸n tæng hîp kÕt cÊu impedance cho ta ph©n bè trë kh¸ng bÒ mÆt vµ hµm biÕn d¹ng cña bÒ mÆt (hay cßn gäi lµ hµm biÕn d¹ng mÆt c¾t cña bÒ mÆt). Th−êng 26 th−êng mÆt c¾t cña bÒ mÆt (profile) cã biÕn ®æi tuy nhiªn sù biÕn ®æi nµy so víi b−íc sãng lµ rÊt nhá vµ khi thùc hiÖn c¸c kÕt cÊu thùc tÕ ng−êi ta th−êng bá qua sù biÕn ®æi z0(y), trong khi vÉn gi÷ nguyªn hµm ph©n bè trë kh¸ng bÒ mÆt. Bµi to¸n ph©n tÝch sö dông ph−¬ng ph¸p moment sÏ gióp viÖc ®¸nh gi¸ l¹i kÕt qu¶ khi thùc hiÖn tæng hîp kÕt cÊu impedance. d) KÕt cÊu ®iÖn tõ ®−îc ®Ò xuÊt nghiªn cøu trong luËn v¨n: - KÕt cÊu cã d¹ng nh− kÕt cÊu sãng rß nh−ng ®iÓm kh¸c biÖt ®ã lµ kÕt cÊu ®−îc kÝch thÝch bëi sãng ch¹y trªn bÒ mÆt kÕt cÊu chø kh«ng ph¶i lµ nguån kÝch thÝch n»m trong èng dÉn sãng. Sãng ch¹y sÏ kÝch thÝch bÒ mÆt kÕt cÊu d−íi gãc tíi θi bÊt kú, vµ trong tr−êng hîp θi = 00 th× kÕt cÊu sÏ trë thµnh kÕt cÊu sãng rß. - KÕt cÊu cã d¹ng nh− kÕt cÊu sãng mÆt (kiÓu kÕt cÊu m¹ch d¶i) nh−ng ®iÓm kh¸c biÖt ë ®©y lµ kÕt cÊu m¹ch d¶i ®−îc kÝch thÝch liªn tôc bëi sãng ch¹y chø kh«ng ph¶i lµ kÝch thÝch t¹i 1 ®iÓm bëi nguån nu«i (sãng ®øng). Sãng ch¹y sÏ kÝch thÝch bÒ mÆt kÕt cÊu d−íi gãc tíi θi bÊt kú vµ kÕt cÊu sÏ trë thµnh kÕt cÊu impedance. §©y lµ hai d¹ng bµi to¸n ch−a ®−îc nghiªn cøu trong thùc tÕ. Cho ®Õn nay phÇn lín c¸c nghiªn cøu sö dông ph−¬ng ph¸p moment ®Òu tËp trung vµo c¸c anten sãng rß víi nguån kÝch thÝch lµ sãng ch¹y trong èng dÉn sãng [5], [6], [7] nh− ®· ph©n tÝch trong môc 1.1.1 vµ anten m¹ch d¶i víi nguån nu«i cè ®Þnh [7], [8], [9]. ViÖc sö dông ph−¬ng ph¸p moment ®Ó ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu ®iÖn tõ kÝch thÝch bëi sãng ch¹y vµ cô thÓ trong luËn ¸n nµy lµ hai kÕt cÊu cã d¹ng sãng rß vµ m¹ch d¶i kÝch thÝch bëi sãng ch¹y ®−îc t¸c gi¶ nghiªn cøu lÇn ®Çu tiªn. Cho ®Õn thêi ®iÓm hiÖn nay, theo ý kiÕn cña t¸c gi¶, ch−a cã c«ng tr×nh nµo ®Ò cËp ®Õn vÊn ®Ò nµy. D−íi ®©y, chóng ta sÏ ®i vµo gi¶i quyÕt bµi to¸n b»ng ph−¬ng ph¸p moment víi hai d¹ng bµi to¸n vµ kÕt cÊu trªn. 1.2. Bµi to¸n tæng hîp kÕt cÊu sãng ch¹y (kÕt cÊu impedance) 1.2.1. X¸c ®Þnh hµm sè mÆt cong cña bÒ mÆt kÕt cÊu impedance vµ ph©n bè trë kh¸ng bÒ mÆt Mét kÕt cÊu r·nh trªn mÆt cong ®−îc x¸c ®Þnh bëi hµm sè z = z0(y) ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.10 [2]. Chóng ta sÏ t×m lêi gi¶i bµi to¸n tæng hîp kÕt cÊu ®èi víi tr−êng hîp kÕt cÊu nhÞ biÕn, nghÜa lµ ®iÒu kiÖn bê còng nh− ph©n bè tr−êng trªn kÕt cÊu ®ã chØ phô thuéc vµo hai täa ®._.TH=B(1)-A(1) IF (WIDTH.LT.0) THEN IFAIL=3 RETURN END IF C IF (PERIOD.LE.0) THEN IFAIL=4 RETURN END IF C IF ((MAXPTS.LT.MINPTS).OR.(MINPTS.LT.NUM)) THEN IFAIL=5 RETURN END IF C C Check on legal accuracy requests. C IF (EPSABS.LE.0.AND.EPSREL.LE.0) THEN IFAIL=6 RETURN END IF C C Check on legal WRKSUB. C IF (NUM*WRKSUB.LT.MAXPTS) THEN IFAIL=7 RETURN END IF C C Check on legal value of EMAX. C IF (EMAX.LT.1) THEN IFAIL=8 RETURN END IF C C Check on legal RESTAR. C IF (RESTAR.NE.0.AND.RESTAR.NE.1) THEN IFAIL=9 RETURN ELSE IF (RESTAR.EQ.0) THEN NEVAL=0 END IF C C Check on legal KEY. C IF (KEY.NE.0.AND.KEY.NE.1.AND.KEY.NE.2) THEN IFAIL=10 RETURN END IF C C Check on big enough NW. 163 C LIMIT=1+5*NUMFUN+4*WRKSUB*NUMFUN+3*WRKSUB+(EMAX+1)**2+(NUMNUL+1+ +NUM)*NUMFUN IF (NW.LT.LIMIT) THEN IFAIL=11 RETURN END IF IF ((GAMMA.LE.0).AND.(KEY.EQ.2)) THEN CALL DGAINF (NUMFUN,FUNSUB,B(1),PERIOD,GAMMA,NEVAL,IFAIL) RETURN END IF C RETURN END C ********************************* SUBROUTINE DTRINT (DVFLAG,SBRGNS,GREATE,LIST,NEW) C C Global variables. C INTEGER DVFLAG,NEW,SBRGNS,LIST(*) DOUBLE PRECISION GREATE(*) C C Local variables. C INTEGER SUBRGN,SUBTMP,PNTR DOUBLE PRECISION GREAT C C IF (DVFLAG.NE.2) THEN IF (DVFLAG.EQ.1) THEN PNTR=LIST(SBRGNS) GREAT=GREATE(PNTR) SBRGNS=SBRGNS-1 ELSE IF (DVFLAG.EQ.3) THEN PNTR=LIST(1) GREAT=GREATE(PNTR) END IF SUBRGN=1 10 SUBTMP=2*SUBRGN IF (SUBTMP.LE.SBRGNS) THEN IF (SUBTMP.NE.SBRGNS) THEN C C Find max. of left and right child. C IF (GREATE(LIST(SUBTMP)).LT.GREATE(LIST(SUBTMP+1))) THEN SUBTMP=SUBTMP+1 END IF END IF C C Compare max.child with parent. C If parent is max., then done. C IF (GREAT.LT.GREATE(LIST(SUBTMP))) THEN C C Move the pointer at position subtmp up the heap. 164 C LIST(SUBRGN)=LIST(SUBTMP) SUBRGN=SUBTMP GO TO 10 END IF END IF C C Update the pointer. C IF (SBRGNS.GT.0) THEN LIST(SUBRGN)=PNTR END IF ELSE IF (DVFLAG.EQ.2) THEN C C If DVFLAG = 2, find the position for the NEW region in the heap. C GREAT=GREATE(NEW) SUBRGN=SBRGNS 20 SUBTMP=SUBRGN/2 IF (SUBTMP.GE.1) THEN C C Compare max.child with parent. C If parent is max, then done. C IF (GREAT.GT.GREATE(LIST(SUBTMP))) THEN C C Move the pointer at position subtmp down the heap. C LIST(SUBRGN)=LIST(SUBTMP) SUBRGN=SUBTMP GO TO 20 END IF END IF C C Set the pointer to the new region in the heap. C LIST(SUBRGN)=NEW END IF RETURN END C *********************************** SUBROUTINE DGAINT (A,B,NUMFUN,FUNSUB,DONE,MORE,EPMACH,NULL, +FUNVAL,BASABS,FLAG,BASVAL,RGNERR,GREATE,WORST,C,D,FUNCT,RA,ZZ) C C Global variables. C EXTERNAL FUNSUB LOGICAL DONE(NUMFUN),MORE INTEGER NUMFUN,FLAG,WORST,FUNCT DOUBLE PRECISION A,B,BASVAL(NUMFUN),RGNERR(NUMFUN),NULL(16, +NUMFUN),GREATE,C,D,BASABS(NUMFUN),FUNVAL(21,NUMFUN),EPMACH,RA,ZZ C C Local variables. C INTEGER I,I1,I2,J,K,WTLENG,DGE1,DEGREE,NUMNUL,DIMNUL PARAMETER (NUMNUL=8,DIMNUL=16) DOUBLE PRECISION X(21),RR(NUMNUL/2-1),R,NOISE,E(NUMNUL/2),EMAX, 165 +ALPHA,CONST,W(11),ABSCIS,HLEN,SAFETY,RCRIT,ABSSUM,SUM,DIFF,CENTR, +G(11),FACTOR,NULLW(16,11) PARAMETER (WTLENG=11,FACTOR=0.02D+0,SAFETY=10.D0,RCRIT=0.5D0,DGE1= +18,DEGREE=41,ALPHA=(DEGREE-DGE1)/2.D0) C DATA (G(I),I=1,11)/0.9937521706203895D0,0.9672268385663062D0,0. +9200993341504008D0,0.8533633645833172D0,0.7684399634756779D0,0. +6671388041974123D0,0.5516188358872198D0,0.4243421202074387D0,0. +2880213168024010D0,0.1455618541608950D0,0.000000000000000D0/ C C Weights of the 21 point Gauss quadrature rule. Same remark C about symmetry. C DATA (W(I),I=1,11)/0.01601722825777433D0,0.03695378977085249D0,0. +05713442542685720D0,0.07610011362837930D0,0.09344442345603386D0,0. +1087972991671483D0,0.1218314160537285D0,0.1322689386333374D0,0. +1398873947910731D0,0.1445244039899700D0,0.1460811336496904D0/ C DATA NULLW(1,1)/0.5859224694730026D-02/ DATA NULLW(1,2)/-0.2024707000741622D-01/ DATA NULLW(1,3)/0.3883580247121445D-01/ DATA NULLW(1,4)/-0.5965412595242497D-01/ DATA NULLW(1,5)/0.8114279498343020D-01/ DATA NULLW(1,6)/-0.1019231472030305D+00/ DATA NULLW(1,7)/0.1207652963052454D+00/ DATA NULLW(1,8)/-0.1366043796711610D+00/ DATA NULLW(1,9)/0.1485698262567817D+00/ DATA NULLW(1,10)/-0.1560150459859118D+00/ DATA NULLW(1,11)/0.1585416482170856D+00/ DATA NULLW(2,1)/0.1301976799706014D-01/ DATA NULLW(2,2)/-0.4379005851020851D-01/ DATA NULLW(2,3)/0.7990096087086482D-01/ DATA NULLW(2,4)/-0.1138307201442027D+00/ DATA NULLW(2,5)/0.1394263659262734D+00/ DATA NULLW(2,6)/-0.1520456605731098D+00/ DATA NULLW(2,7)/0.1489588260146731D+00/ DATA NULLW(2,8)/-0.1296181347851887D+00/ DATA NULLW(2,9)/0.9568420420614478D-01/ DATA NULLW(2,10)/-0.5078074459100106D-01/ DATA NULLW(2,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(3,1)/0.2158184987561927D-01/ DATA NULLW(3,2)/-0.6965227115767195D-01/ DATA NULLW(3,3)/0.1174438965053943D+00/ DATA NULLW(3,4)/-0.1473794001233916D+00/ DATA NULLW(3,5)/0.1481989091733945D+00/ DATA NULLW(3,6)/-0.1168273220215079D+00/ DATA NULLW(3,7)/0.5890214560028095D-01/ DATA NULLW(3,8)/0.1273585156460484D-01/ DATA NULLW(3,9)/-0.8133037350927629D-01/ DATA NULLW(3,10)/0.1304777802379009D+00/ DATA NULLW(3,11)/-0.1483021322906934D+00/ DATA NULLW(4,1)/0.3119657617222001D-01/ DATA NULLW(4,2)/-0.9516116459787523D-01/ DATA NULLW(4,3)/0.1431705707841666D+00/ DATA NULLW(4,4)/-0.1462171986707822D+00/ DATA NULLW(4,5)/0.9677919508585969D-01/ 166 DATA NULLW(4,6)/-0.1075583592960879D-01/ DATA NULLW(4,7)/-0.7936141880173113D-01/ DATA NULLW(4,8)/0.1380749552472930D+00/ DATA NULLW(4,9)/-0.1417577117227090D+00/ DATA NULLW(4,10)/0.8867798725104829D-01/ DATA NULLW(4,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(5,1)/0.4157639307601386D-01/ DATA NULLW(5,2)/-0.1179114894020921D+00/ DATA NULLW(5,3)/0.1511566572815612D+00/ DATA NULLW(5,4)/-0.1073644825716617D+00/ DATA NULLW(5,5)/0.4174411212397235D-02/ DATA NULLW(5,6)/0.1012057375471417D+00/ DATA NULLW(5,7)/-0.1472858866418607D+00/ DATA NULLW(5,8)/0.1063772962797608D+00/ DATA NULLW(5,9)/-0.2323645744823691D-02/ DATA NULLW(5,10)/-0.1030910117645103D+00/ DATA NULLW(5,11)/0.1469720414561505D+00/ DATA NULLW(6,1)/0.5246625962340516D-01/ DATA NULLW(6,2)/-0.1358182960749584D+00/ DATA NULLW(6,3)/0.1386355746642898D+00/ DATA NULLW(6,4)/-0.3967547044517777D-01/ DATA NULLW(6,5)/-0.8983329656061084D-01/ DATA NULLW(6,6)/0.1471801958801420D+00/ DATA NULLW(6,7)/-0.8524048604745531D-01/ DATA NULLW(6,8)/-0.4617298114857220D-01/ DATA NULLW(6,9)/0.1397282757969823D+00/ DATA NULLW(6,10)/-0.1185867937861861D+00/ DATA NULLW(6,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(7,1)/0.6363031447247006D-01/ DATA NULLW(7,2)/-0.1472028208379138D+00/ DATA NULLW(7,3)/0.1063757528761779D+00/ DATA NULLW(7,4)/0.3881687506910375D-01/ DATA NULLW(7,5)/-0.1432999618142209D+00/ DATA NULLW(7,6)/0.9698969424297650D-01/ DATA NULLW(7,7)/0.5209450556829039D-01/ DATA NULLW(7,8)/-0.1455658951943161D+00/ DATA NULLW(7,9)/0.8343286549711612D-01/ DATA NULLW(7,10)/0.6800562635441401D-01/ DATA NULLW(7,11)/-0.1465539124681842D+00/ DATA NULLW(8,1)/0.7484599067063009D-01/ DATA NULLW(8,2)/-0.1508776892345244D+00/ DATA NULLW(8,3)/0.5853283458897407D-01/ DATA NULLW(8,4)/0.1062457136342151D+00/ DATA NULLW(8,5)/-0.1318732622123368D+00/ DATA NULLW(8,6)/-0.1673118490576078D-01/ DATA NULLW(8,7)/0.1428979325476485D+00/ DATA NULLW(8,8)/-0.7818432195969258D-01/ DATA NULLW(8,9)/-0.9112601052788798D-01/ DATA NULLW(8,10)/0.1382849496064090D+00/ DATA NULLW(8,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(9,1)/0.8590167508061712D-01/ DATA NULLW(9,2)/-0.1462121283895959D+00/ DATA NULLW(9,3)/0.1973066649848703D-02/ DATA NULLW(9,4)/0.1434120884358229D+00/ DATA NULLW(9,5)/-0.6050045998747565D-01/ DATA NULLW(9,6)/-0.1192968264851738D+00/ DATA NULLW(9,7)/0.1063582979588903D+00/ 167 DATA NULLW(9,8)/0.7871971420591506D-01/ DATA NULLW(9,9)/-0.1360664606736734D+00/ DATA NULLW(9,10)/-0.2747426951466367D-01/ DATA NULLW(9,11)/0.1463706054390223D+00/ DATA NULLW(10,1)/0.9659618304508728D-01/ DATA NULLW(10,2)/-0.1331667766592828D+00/ DATA NULLW(10,3)/-0.5483608118503819D-01/ DATA NULLW(10,4)/0.1395396581193282D+00/ DATA NULLW(10,5)/0.3842219337177220D-01/ DATA NULLW(10,6)/-0.1430606163131484D+00/ DATA NULLW(10,7)/-0.2498840938693774D-01/ DATA NULLW(10,8)/0.1451753725543706D+00/ DATA NULLW(10,9)/0.1236834040097046D-01/ DATA NULLW(10,10)/-0.1461902970879641D+00/ DATA NULLW(10,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(11,1)/0.1067392105869384D+00/ DATA NULLW(11,2)/-0.1122928178247447D+00/ DATA NULLW(11,3)/-0.1031959020477783D+00/ DATA NULLW(11,4)/0.9558143541939021D-01/ DATA NULLW(11,5)/0.1196951864405313D+00/ DATA NULLW(11,6)/-0.7225984000378730D-01/ DATA NULLW(11,7)/-0.1339424732473705D+00/ DATA NULLW(11,8)/0.4492456833975673D-01/ DATA NULLW(11,9)/0.1431238351576778D+00/ DATA NULLW(11,10)/-0.1523606417516131D-01/ DATA NULLW(11,11)/-0.1462742772906911D+00/ DATA NULLW(12,1)/0.1161523191050730D+00/ DATA NULLW(12,2)/-0.8469391287377601D-01/ DATA NULLW(12,3)/-0.1355896186086413D+00/ DATA NULLW(12,4)/0.2408868272651161D-01/ DATA NULLW(12,5)/0.1460359069105494D+00/ DATA NULLW(12,6)/0.4632194803727984D-01/ DATA NULLW(12,7)/-0.1231814607655799D+00/ DATA NULLW(12,8)/-0.1068762140630544D+00/ DATA NULLW(12,9)/0.7029919038187181D-01/ DATA NULLW(12,10)/0.1416700606593806D+00/ DATA NULLW(12,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(13,1)/0.1246701955330830D+00/ DATA NULLW(13,2)/-0.5195253287985397D-01/ DATA NULLW(13,3)/-0.1469123277046623D+00/ DATA NULLW(13,4)/-0.5433985749387003D-01/ DATA NULLW(13,5)/0.1052913655334742D+00/ DATA NULLW(13,6)/0.1341759283651172D+00/ DATA NULLW(13,7)/-0.2310968036052471D-02/ DATA NULLW(13,8)/-0.1358135230198954D+00/ DATA NULLW(13,9)/-0.1024826424015055D+00/ DATA NULLW(13,10)/0.5656562071840163D-01/ DATA NULLW(13,11)/0.1462174827723311D+00/ DATA NULLW(14,1)/0.1321420280297885D+00/ DATA NULLW(14,2)/-0.1602500237425218D-01/ DATA NULLW(14,3)/-0.1353193782985104D+00/ DATA NULLW(14,4)/-0.1170027382391999D+00/ DATA NULLW(14,5)/0.1614011431557236D-01/ DATA NULLW(14,6)/0.1330641979525424D+00/ DATA NULLW(14,7)/0.1205891076794731D+00/ DATA NULLW(14,8)/-0.8640919108146020D-02/ DATA NULLW(14,9)/-0.1294253464460428D+00/ 168 DATA NULLW(14,10)/-0.1251272318395094D+00/ DATA NULLW(14,11)/0.0000000000000000D+00/ DATA NULLW(15,1)/0.1384328909795413D+00/ DATA NULLW(15,2)/0.2088816813445404D-01/ DATA NULLW(15,3)/-0.1025551817987029D+00/ DATA NULLW(15,4)/-0.1456993480020755D+00/ DATA NULLW(15,5)/-0.8041833842953963D-01/ DATA NULLW(15,6)/0.4369891359834745D-01/ DATA NULLW(15,7)/0.1355713757017371D+00/ DATA NULLW(15,8)/0.1284341564046552D+00/ DATA NULLW(15,9)/0.2777799655524739D-01/ DATA NULLW(15,10)/-0.9304002613430708D-01/ DATA NULLW(15,11)/-0.1461812140165950D+00/ DATA NULLW(16,1)/0.1434250647895144D+00/ DATA NULLW(16,2)/0.5648832390790171D-01/ DATA NULLW(16,3)/-0.5370731005946019D-01/ DATA NULLW(16,4)/-0.1320553898020212D+00/ DATA NULLW(16,5)/-0.1399117916675364D+00/ DATA NULLW(16,6)/-0.7464504070837483D-01/ DATA NULLW(16,7)/0.2922259459390760D-01/ DATA NULLW(16,8)/0.1177993871727999D+00/ DATA NULLW(16,9)/0.1454239155303997D+00/ DATA NULLW(16,10)/0.9797588771824906D-01/ DATA NULLW(16,11)/0.0000000000000000D+00/ C CONST=SAFETY*RCRIT**(1-ALPHA) C Compute half-length and center of interval. C HLEN=(B-A)/2 CENTR=A+HLEN X(11)=CENTR C C Compute all abscissas C DO 10 I=1,10 ABSCIS=HLEN*G(I) X(I)=CENTR-ABSCIS X(22-I)=CENTR+ABSCIS 10 CONTINUE IF ((X(21).EQ.X(20)).OR.(X(1).EQ.X(2))) THEN FLAG=1 END IF C C Evaluate all NUMFUN functions in the 21 evaluation points. C DO I=1,21 DO J=1,NUMFUN FUNVAL(I,J)=0.0 ENDDO ENDDO CALL FUNSUB (X,NUMFUN,21,FUNVAL,FUNCT,RA,ZZ) C C Apply the basic rule: first center point C DO J=1,NUMFUN BASVAL(J)=0.0 169 ENDDO DO J=1,NUMFUN BASVAL(J)=W(11)*FUNVAL(11,J) BASABS(J)=ABS(BASVAL(J)) ENDDO C C Apply all nullrules: first center point C DO J=1,NUMFUN DO I=1,NUMNUL NULL(I,J)=NULLW(I,11)*FUNVAL(11,J) ENDDO ENDDO C C Compute the basic rule contributions from the other points. C SUM = 0.0 DO 60 J=1,NUMFUN DO 50 I=1,10 SUM=FUNVAL(I,J)+FUNVAL(22-I,J) ABSSUM=ABS(FUNVAL(I,J))+ABS(FUNVAL(22-I,J)) BASVAL(J)=W(I)*SUM+BASVAL(J) BASABS(J)=BASABS(J)+W(I)*ABSSUM 50 CONTINUE 60 CONTINUE C C DO 90 J=1,NUMFUN DO 80 K=1,10 SUM=FUNVAL(K,J)+FUNVAL(22-K,J) DIFF=FUNVAL(K,J)-FUNVAL(22-K,J) DO 70 I=1,NUMNUL/2 I2=2*I I1=I2-1 NULL(I1,J)=NULL(I1,J)+NULLW(I1,K)*SUM NULL(I2,J)=NULL(I2,J)+NULLW(I2,K)*DIFF 70 CONTINUE 80 CONTINUE 90 CONTINUE C C Scale the results with the length of the interval C DO 100 J=1,NUMFUN BASVAL(J)=HLEN*BASVAL(J) BASABS(J)=HLEN*BASABS(J) 100 CONTINUE C C Compute errors. C GREATE=0 DO 130 J=1,NUMFUN EMAX=0 DO 110 I=1,NUMNUL/2 I2=2*I I1=I2-1 170 E(I)=HLEN*DSQRT(NULL(I1,J)**2+NULL(I2,J)**2) EMAX=MAX(EMAX,E(I)) 110 CONTINUE R=0 DO 120 I=1,NUMNUL/2-1 IF (E(I+1).NE.0) THEN RR(I)=E(I)/E(I+1) ELSE RR(I)=1 END IF R=MAX(R,RR(I)) 120 CONTINUE IF (R.GE.1) THEN RGNERR(J)=SAFETY*EMAX ELSE IF (R.GE.RCRIT) THEN RGNERR(J)=SAFETY*R*E(1) ELSE RGNERR(J)=CONST*(R**ALPHA)*E(1) END IF C C Check the noise level. C NOISE=50*EPMACH*BASABS(J) IF ((E(1).LT.NOISE).AND.(E(2).LT.NOISE)) THEN RGNERR(J)=NOISE ELSE RGNERR(J)=MAX(NOISE,RGNERR(J)) END IF C IF (.NOT.(MORE.AND.DONE(J)).AND.(RGNERR(J).GT.GREATE)) THEN GREATE=RGNERR(J) WORST=J END IF 130 CONTINUE C C Compute the new subdivision points. C C=A+(B-A)/3 D=B-(B-A)/3 RETURN END C **************************************** SUBROUTINE DGAINF (NUMFUN,F,B,PERIOD,GAMMA,NEVAL,IFAIL) C C C Global variables. C EXTERNAL F,D1MACH DOUBLE PRECISION PERIOD,GAMMA,B,D1MACH INTEGER NUMFUN,IFAIL,NEVAL C C Local variables. C DOUBLE PRECISION P,X,H,XB,FX,FXP,XR,FR,EPMACH,FOLD,FNEW,SIGN,XOLD, +XNEW INTEGER I,IMX,M PARAMETER (IMX=15) 171 DOUBLE PRECISION A(0:IMX),DA,FACTOR(0:IMX),FI(0:IMX),DF,LAST EPMACH=D1MACH(4) C XOLD=B CALL F (XOLD,1,1,FOLD) P=PERIOD/4 XNEW=XOLD DO 10 I=1,3,1 XNEW=XNEW+P CALL F (XNEW,1,1,FNEW) IF (ABS(FOLD).LT.ABS(FNEW)) THEN XOLD=XNEW IF ((FOLD*FNEW).GT.0) THEN P=-P END IF FOLD=FNEW ELSE IF ((FOLD*FNEW).GT.0) THEN XNEW=XOLD END IF END IF P=P/2 10 CONTINUE X=XOLD FX=FOLD C CALL F (X+PERIOD/2,1,1,FXP) NEVAL=5 LAST=FXP SIGN=FX FI(0)=X IF (((SIGN*FXP).LT.0).AND.(ABS(FX).GT.ABS(FXP))) THEN FR=-FXP/FX XR=X/(X+PERIOD/2) A(0)=LOG(FR)/LOG(XR) FACTOR(0)=A(0)*(1/ABS(FR*LOG(FR))+1/ABS(XR*LOG(XR)))*EPMACH ELSE IFAIL=12 RETURN END IF C H=PERIOD/2 XB=X DO 30 I=1,IMX H=2*H X=XB+H FI(I)=X CALL F (X+PERIOD/2,1,1,FXP) CALL F (X,1,1,FX) NEVAL=NEVAL+2 C C Check the computed function values. C IF (((SIGN*FX).GT.0).AND.((SIGN*FXP).LT.0).AND.(ABS(FX).GT. + ABS(FXP)).AND.(ABS(LAST).GT.ABS(FX))) THEN LAST=FXP 172 FR=-FXP/FX XR=X/(X+PERIOD/2) A(I)=LOG(FR)/LOG(XR) FACTOR(I)=A(0)*(2**I/ABS(FR*LOG(FR))+1/ABS(XR*LOG(XR)))* + EPMACH ELSE C C Either PERIOD is wrong or B is too small. C IFAIL=12 RETURN END IF DO 20 M=I-1,0,-1 DA=(A(M+1)-A(M))/((FI(I)-FI(M))/FI(M)) DF=(FACTOR(M+1)+FACTOR(M))/((FI(I)-FI(M))/FI(M)) A(M)=A(M+1)+DA FACTOR(M)=FACTOR(M+1)+DF 20 CONTINUE IF (ABS(DA).LE.FACTOR(0)) THEN GAMMA=A(0) C C Normal return C RETURN END IF 30 CONTINUE C C We did not succeed in estimating GAMMA to sufficient precision. C GAMMA=A(0) IFAIL=13 RETURN END C ************************************* SUBROUTINE DEXINF (NUMFUN,GAMMA,C,KEY,N,T,CT,UPDATE,EMAX,U,E, +RESULT,ABSERR,EXTERR,BETA,MAXEER) C C Global variables. C INTEGER N,EMAX,UPDATE,NUMFUN,KEY DOUBLE PRECISION GAMMA,T(NUMFUN),CT(NUMFUN),C,U(NUMFUN,0:N), +E(NUMFUN,0:N),BETA(0:EMAX,0:EMAX),MAXEER,RESULT(NUMFUN), +ABSERR(NUMFUN),EXTERR(NUMFUN) C C Local variables. C INTEGER I,J DOUBLE PRECISION SAVE1,SAVE2,CONST,BASE1,BASE2,P,Q PARAMETER (CONST=1.D0) BETA(0,0)=1 IF (KEY.EQ.2) THEN BASE1=GAMMA BASE2=MAX(GAMMA-1,4*C) P=2.D0 ELSE BASE1=0.D0 173 BASE2=MAX(0.D0,4*C) P=1.D0 END IF C C Compute the new extrapolation coefficients. C UPDATE=-1 IF (UPDATE.LT.0) THEN BETA(0,N)=1 BETA(N,0)=1 DO 20 I=1,N-1 SAVE1=1 DO 10 J=N-I,N-1 IF (KEY.EQ.0) THEN Q=0.5D0 ELSE Q=(1+(-BASE1-P*J)/(2*N+BASE2))/2.D0 END IF SAVE2=SAVE1-(SAVE1-BETA(I,J))*Q BETA(I,J)=SAVE1 10 SAVE1=SAVE2 BETA(I,N)=SAVE1 20 CONTINUE DO 30 J=1,N IF (KEY.EQ.0) THEN Q=0.5D0 ELSE Q=(1+(-BASE1-P*(J-1))/(2*N+BASE2))/2.D0 END IF 30 BETA(N,J)=(1-Q)*BETA(N,J-1) END IF C C Extrapolate; use the extrapolation coefficients. C DO 40 J=1,NUMFUN T(J)=0 CT(J)=0 DO 40 I=N,0,-1 CT(J)=CT(J)+BETA(I,N-1)*U(J,I) 40 T(J)=T(J)+BETA(I,N)*U(J,I) C MAXEER=0 DO 60 J=1,NUMFUN EXTERR(J)=CONST*ABS(T(J)-CT(J))/Q MAXEER=MAX(EXTERR(J),MAXEER) C C Note: The last U-errors are effected by the extrapolation-process C Accumulate the total error in exterr. C DO 50 I=0,N 50 EXTERR(J)=EXTERR(J)+BETA(I,N)*E(J,I) 60 CONTINUE C C Define the results: update the results only if the error is improved C DO 70 J=1,NUMFUN 174 C IF ((EXTERR(J).LE.ABSERR(J)).OR.(ABSERR(J).EQ.0)) THEN RESULT(J)=T(J) ABSERR(J)=EXTERR(J) C END IF 70 CONTINUE RETURN END C *************************************** DOUBLE PRECISION FUNCTION D1MACH(I) C C INTEGER SMALL(4) INTEGER LARGE(4) INTEGER RIGHT(4) INTEGER DIVER(4) INTEGER LOG10(4) INTEGER SC,I C DOUBLE PRECISION DMACH(5) C EQUIVALENCE (DMACH(1),SMALL(1)) EQUIVALENCE (DMACH(2),LARGE(1)) EQUIVALENCE (DMACH(3),RIGHT(1)) EQUIVALENCE (DMACH(4),DIVER(1)) EQUIVALENCE (DMACH(5),LOG10(1)) C DATA SMALL(1),SMALL(2) / 1048576, 0 / DATA LARGE(1),LARGE(2) / 2146435071, -1 / DATA RIGHT(1),RIGHT(2) / 1017118720, 0 / DATA DIVER(1),DIVER(2) / 1018167296, 0 / DATA LOG10(1),LOG10(2) / 1070810131, 1352628735 /, SC/987/ C C *** ISSUE STOP 779 IF ALL DATA STATEMENTS ARE COMMENTED... IF (SC .NE. 987) STOP 779 IF (I .LT. 1 .OR. I .GT. 5) GOTO 999 D1MACH = DMACH(I) RETURN 999 WRITE(*,1999) I 1999 FORMAT(' D1MACH - I OUT OF BOUNDS',I10) STOP END 175 LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ và tên: Trần Minh Tuấn Giới tính: Nam Ngày sinh: 20 tháng 9 năm 1970 Nơi sinh: Hà Nội Quê quán: Xã Tây Mỗ, huyện Từ Liêm, Hà Nội Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác: Trưởng Ban Cơ sở hạ tầng thông tin và Công nghiệp, Viện Chiến lược BCVT và CNTT, Bộ BCVT. Nơi ở hiện nay: 93 phố Trúc Bạch, quận Ba Đình, Hà Nội Điện thoại cơ quan: + 84 4 556 53; Fax:+ 84 4 556 73 99 E-mail: tm_tuan@mpt.gov.vn II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy. Thời gian đào tạo: Từ tháng 10/1989 đến 10/1994. Nơi học: Trường Đại học Công nghệ Moscow, Moscow, CHLB Nga. Ngành học: Kỹ thuật vô tuyến và hệ thống vô tuyến Các môn thi quốc gia chủ yếu: 4 (bốn) môn: Mạch điện tử và Xử lý tín hiệu; Lý thuyết điện động học và truyền sóng; Thông tin viba, vệ tinh và cáp quang; Truyền hình. Ngày và nơi bảo vệ luận án: Tháng 8/1994 tại Moscow, CHLB Nga. Người hướng dẫn: TS. Atiyshenko A. A. 2. Thạc sĩ: Thời gian đào tạo: Từ tháng 10/1994 đến 7/1995. Nơi học: Trường Đại học Công nghệ Moscow, Moscow, CHLB Nga. Ngành học: Điện tử - Viễn thông Luận án: Thiết kế, xây dựng và khai thác hệ thống truyền hình cáp cho Việt Nam Ngày và nơi bảo vệ luận án: Tháng 6/1995 tại Moscow, CHLB Nga. Người hướng dẫn: TS. Atiyshenko A. A. 3. Tiến sĩ: Thời gian đào tạo: Từ tháng 10/1999 đến 01/2004. Nơi học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, Việt Nam. Ngành học: Điện tử - Viễn thông Luận văn: Ứng dụng phương pháp moment trong bài toán phân tích các cấu trúc điện từ phẳng được kích thích bởi sóng chạy. Ngày và nơi bảo vệ luận văn: 08/01/2004 tại Đại học Bách Khoa Hà Nội. Người hướng dẫn: GS. TSKH. Phan Anh 4. Trình độ ngoại ngữ: - Tiếng Nga: Tốt nghiệp Đại học và Thạc sĩ tại CHLB Nga - Tiếng Anh: Hai Chứng chỉ tiếng Anh trình độ trên C (Upper-Intermediate) cấp tại Học viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (Úc) các năm 1996 và 1997. - Tiếng Pháp: Trình độ B 5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp, số bằng, ngày và nơi cấp: - Chứng chỉ hành nghề kỹ sư bảo dưỡng hệ thống truyền hình cáp (bao gồm hệ thống cáp quang, cáp đồng và truyền hình cáp) cấp tại Nhà máy Kỹ thuật Điện Mitishi, Moscow, CHLB Nga ngày 10/11/1993. - Chứng chỉ hành nghề kỹ sư khai thác, bảo dưỡng các thiết bị thông tin vệ tinh cấp tại Trung tâm Thông tin Vệ tinh Dubna (Moscow, CHLB Nga) ngày 25/11/1994. - Chứng chỉ cho phép hành nghề lắp đặt, điều chỉnh, đo đạc, bảo dưỡng và sửa chữa các thiết bị thu phát vệ tinh phục vụ tập thể và cá nhân cấp tại Trung tâm Công nghiệp - Khoa học Hàng không Vũ trụ Quân sự CROSNA (Moscow, CHLB Nga) ngày 12/3/1995. 176 - Hai Chứng chỉ tiếng Anh trình độ trên C (Upper-Intermediate) cấp tại Học viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (Úc) các năm 1996 và 1997. - Học vị: Tiến sỹ Kỹ thuật từ năm 2004. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 11/1995 đến 02/1996: Công ty Siemens Việt Nam. Ngõ Mai Hương, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội. Chuyên viên kỹ thuật - Lắp đặt, nghiệm thu và vận hành hệ thống thiết bị BTS của Motorola và BSC của Siemens thuộc mạng Vinaphone tại Hà Nội và một số tỉnh phía Bắc. Từ 02/1996 đến 10/1999: Công ty Viễn thông Quốc tế, Tổng Công ty Bưu chính - Viễn thông Việt Nam Chuyên viên kỹ thuật - Tham gia nghiên cứu và lập dự án tiền khả thi, dự án khả thi, thiết kế, lập dự toán, chấm thầu dự án: Tuyến cáp quang biển quốc tế SEA-ME-WE-3 nối liền Đông Bắc Á - Đông Nam Á - Úc - Ấn độ, Trung Đông và Tây Âu, trong đó phần tham gia của phía Việt nam là 31,4 triệu USD trong tổng giá thành dự án là 1,2 tỷ USD với sự tham gia của 90 hãng viễn thông thuộc 41 nước. Đã đưa vào khai thác từ năm 1998. - Tham gia nghiên cứu và lập dự án tiền khả thi triển khai hệ thống thông tin di động sử dụng vệ tinh tầm thấp GLOBALSTARS tại Việt Nam với tổng giá trị đầu tư là 21 triệu USD. - Tham gia nghiên cứu và lập dự án khả thi đầu tư tuyến cáp quang CSC nối liền 6 nước: Trung Quốc - Việt Nam - Lào - Thái Lan - Malaysia - Singapore với tổng giá trị dự án khoảng 13 triệu USD, gồm tuyến cáp và 3 trạm cáp lớn tại Lạng Sơn (nối sang Trung Quốc), Hà Nội (hệ thống theo dõi và điều khiển toàn tuyến), Vinh (nối sang Lào). Đã hoàn thành xong và đưa vào khai thác giai đoạn 1 chuyển lưu lượng từ Việt Nam đi Trung Quốc và Lào, đang triển khai giai đoạn 2 là các tuyến vu hồi từ Hà Nội đi Vinh và Đông Hà, Quảng Trị. - Tham gia lập dự án khả thi, lập thiết kế dự toán và chấm thầu dự án: Xây dựng hệ thống tính cước tập trung cho Công ty Viễn thông Quốc tế với tổng giá trị dự án là 2,4 triệu USD trong đó: 500.000 USD đầu tư thiết bị phần cứng bao gồm các máy chủ, router, switch... và 1,9 triệu USD đầu tư phần mềm xử lý, thu thập số liệu cước và xây dựng các báo cáo quản lý. Hệ thống đang hoạt động hiệu quả tại Công ty Viễn thông Quốc tế. - Tham gia lập dự án khả thi, lập thiết kế dự toán, chấm thầu, theo dõi thi công và nghiệm thu dự án: Xây dựng mạng quản lý nội bộ LAN cho Văn phòng Công ty Viễn thông Quốc tế với tổng giá trị dự án là 80.000 - 100.000 USD. Hệ thống mạng đã hoạt động tốt. - Tham gia lập dự án khả thi, thiết kế dự toán với Công ty VDC trong dự án: Xây dựng mạng Frame Relay. Dịch vụ đã đi vào hoạt động hiệu quả. - Tham gia tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT, INTERSPUTNIK với chức danh quản lý khai thác của phía Việt Nam. Từ 10/1999 đến 10/2000: Công ty Viễn thông Quốc tế, Tổng Công ty Bưu chính - Viễn thông Việt Nam Tổ trưởng Tổ Tổng hợp - Tham gia tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT, INTERSPUTNIK với chức danh quản lý khai thác của phía Việt Nam. Từ 10/2000 đến 3/2002: Công ty Viễn thông Quốc tế, Tổng Công ty Bưu chính - Viễn Phó phòng phụ trách Phòng Tổng hợp - Tham gia tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT, INTERSPUTNIK với chức danh quản lý khai thác của phía 177 thông Việt Nam Việt Nam. - Tham gia lập dự án khả thi, lập thiết kế dự toán và tổ chức đấu thầu dự án: Xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ VoIP quốc tế, với tổng giá trị hệ thống ban đầu là 900.000 USD kết nối với hãng MCI-Worldcom. Đã đưa vào khai thác từ tháng 10/2001. - Tham gia lập dự án tiền khả thi đầu tư vào hệ thống cáp quang biển C2C với tổng số vốn tham gia của phía Việt Nam là 38 triệu USD. Từ 3/2002 đến 3/2003: Công ty Viễn thông Quốc tế, Tổng Công ty Bưu chính - Viễn thông Việt Nam Trưởng Phòng Tổng hợp - Tham gia tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT, INTERSPUTNIK với chức danh quản lý khai thác của phía Việt Nam. - Tham gia lập dự án khả thi đầu tư vào hệ thống cáp quang biển C2C với tổng số vốn tham gia của phía Việt Nam là 38 triệu USD. Từ 3/2003 đến nay: Viện Chiến lược Bưu chính, Viễn thông và CNTT, Bộ Bưu chính, Viễn thông, 115 Trần Duy Hưng, Hà Nội Trưởng Ban Cơ sở hạ tầng thông tin và công nghiệp, - Xây dựng quy hoạch phát triển viễn thông và Internet Việt Nam đến 2010. - Xây dựng Chiến lược phát triển Công nghệ Thông tin Việt Nam đến năm 2010. - Chủ trì nhiều đề tài cấp Bộ và xây dựng các quy hoạch phát triển BCVT và CNTT cho các địa phương trong cả nước. IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CÔNG BỐ: 1. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Công ty: Nội dung: Nghiên cứu công nghệ Internet Telephony và ảnh hưởng của công nghệ này tới doanh thu viễn thông quốc tế. Hoàn thành: Tháng 5/1998. Nhận xét: Đề tài được đánh giá kết quả tốt, mang tính cấp thiết, đáp ứng được nhu cầu sản xuất kinh doanh của Công ty. 2. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Công ty: Nội dung: Xây dựng chiến lược con người viễn thông quốc tế trong thập kỷ đầu thế kỷ 21. Hoàn thành: Tháng 10/2002. Nhận xét: Đề tài được đánh giá kết quả tốt, mang tính cấp thiết, đáp ứng được nhu cầu xây dựng chiến lược và đào tạo con người của Công ty. 3. Công trình nghiên cứu được đưa trên tạp chí IEEE của Hoa Kỳ: Tên bài báo: On a method of formation of surface wave structures using for strip antennas. Tác giả: GS. TSKH. Phan Anh và Th.S. Trần Minh Tuấn, Tạp chí: Antennas and Propagation Society, 2001 IEEE International Sym, Năm: 2001, Vol: 3 pages: 720, Nhà xuất bản (publisher): IEEE provider. Internet: IEEE. /7598/20721/00960197.pdf 4. Công trình nghiên cứu được báo cáo tại Hội nghị về sóng siêu cao tần châu Á - Thái Bình Dương (Asia-Pacific Microwave Conference - APMC) tổ chức tại Hàn Quốc năm 2003: a) Tên công trình: Moment Method Formulation for Traveling-Wave Excitation of Cavity-Backed Arbitrary Narrow Slot Structures. Tác giả: GS. TSKH. Phan Anh và Th.S. Trần Minh Tuấn b) Tên công trình: Some Studies on Scattering Properties of Traveling-Wave Excitation Microstrip Structures by Moment Method. Tác giả: GS. TSKH. Phan Anh và Th.S. Trần Minh Tuấn 5. Hi ngh Vô tuyn & in t ln th 9 – REV 2004, Hà Ni, 26 - 27/11/2004 Tên công trình: Some studies on scattering properties of plannar structures to simulate arbitrary ones in building antennas with designed parameters. Tác giả: TS. Trần Minh Tuấn, GS. TSKH Phan Anh 5. Xây dựng quy hoạch phát triển viễn thông và Internet Việt Nam đến năm 2010: 178 Ngày 07/2/2006 của Thủ tướng chính phủ đã ký quyết định số 32/2006/QĐ-TTg phê duyệt quy hoạch phát triển Viễn thông và Internet Việt Nam đến năm 2010. 6. Các đề tài khoa học công nghệ: Chủ trì hoàn thành 3 đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ trong giai đoạn 2003 – 2006: a) Tên đề tài: “Nghiên cứu định hướng xây dựng chính sách và khuôn khổ pháp lý về Bưu chính, Viễn thông và CNTT”. Mã số: 77-03-KHKT-QL. Kết quả: Khá. b) Tên đề tài: Nghiên cứu đề xuất các quy định pháp lý về cạnh tranh, chống độc quyền, chống bán phá giá trong lĩnh vực Bưu chính, Viễn thông. Mã số: 41-04-KHKT-RD. Kết quả: Tốt. c) Tên đề tài: “Nghiên cứu các hình thức phân tách mạch vòng nội hạt và đề xuất cơ chế cho Việt Nam”. Mã số: 60-05-KHKT-RD. Kết quả: Tốt. 7. Xây dựng quy hoạch BCVT và CNTT cho các địa phương: Giai đoạn 2005 - 2006 trực tiếp chỉ đạo và thực hiện quy hoạch về Bưu chính, Viễn thông và CNTT cho 23 tỉnh và thành phố sau: Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Huế, Bình Thuận, Đà Nẵng, Đồng Nai, Hà Nam, Khánh Hòa, Bình Định, Bắc Giang, Lâm Đồng, Long An, Quảng Ngãi, Nam Định, Hà Tây, Lào Cai, Cao Bằng, Nghệ An, Đăk Lăk, Ninh Bình, Hòa Bình. Trên đây là tóm tắt lý lịch khoa học của tôi. Tôi xin cam đoan những lời khai trên là đúng. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 20 tháng 7 năm 2006 Người khai Trần Minh Tuấn ._.