%--------------------------------------------------------------------------
% dCyl_fr.m
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% Conception d'un rsonateur cylindrique (franais)
%
% A) ENTRES
%
% 1. 'freq' = frquence de rsonance vise
% 2. 'choix_mode' = mode de rayonnement choisi
% 3. 'BW' = bande passante fractionnelle minimale dsire
% 4. 'VSWR' = taux d'ondes stationnaires tolr pour le calcul
% 5. 'er' = constante dilectrique relative du matriau disponible
% 6. 'ratio' = ratio 'rayon/hauteur' du rsonateur (facultatif)
%
% B) SORTIES
%
% - Les dimensions (rayon et hauteur) du rsonateur qui respectent la
% bande passante minimale fixe pour la frquence de rsonance choisie
% (si un ratio 'rayon/hauteur' n'est pas fourni par l'utilisateur,
% une liste des dimensions respectant ces critres est gnre pour
% une plage de ratios dfinie).
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% Rfrences :
%
% - R.K. Mongia et P. Barthia, "Dielectric resonator antennas - A review
% and general design relations for resonant frequency and bandwidth",
% International journal of microwave and millimeter-wave computer-
% aided engineering, Vol. 4, Num. 3, 1994, pp. 230-247.
% - A.A. Kishk, A.W. Glisson et G.P. Junker, "Study of broadband
% dielectric resonator antennas", 1999 Antenna applications symposium,
% septembre 1999, Allerton Park, Monticello (Il), pp. 45-68.
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% Note : Ce fichier fait partie de l'Outil de conception et d'analyse
% des rsonateurs dilectriques (DRA.m).
%
% Programmation : Alexandre Perron (perrona@emt.inrs.ca)
% Affiliation : Institut national de la recherche scientifique (INRS)
% Dernire modification : Le 31 juillet 2008
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function dCyl_fr
% Entte :
clc
disp(strvcat('===============================================================',...
' Outil de conception et d''analyse des rsonateur dilectriques',...
'==============================================================='));
disp(sprintf('\n----------- Conception d''un rsonateur cylindrique ------------'));
% Entre des paramtres :
freq = [];
while isempty(freq)||(isnumeric(freq) == 0)
freq = input('\nEntrez la frquence de rsonance dsire (en GHz) : ');
end
choix_mode = [];
while isempty(choix_mode)||(choix_mode ~= 1 && choix_mode ~= 2 && choix_mode ~= 3 && choix_mode ~= 4)
choix_mode = input(['\nPour quel mode de rayonnement?\n',...
' (1) Mode TE01d\n', ...
' (2) Mode HE11d\n', ...
' (3) Mode EH11d\n', ...
' (4) Mode TM01d\n', ...
'Faites votre choix : ']);
end
BW = [];
while isempty(BW)||(isnumeric(BW) == 0)
BW = input('\nEntrez la bande passante fractionelle minimale (ex.: 0.05 pour 5%) : ');
end
VSWR = [];
while isempty(VSWR)||(isnumeric(VSWR) == 0)
VSWR = input('\nEntrez le VSWR pour le calcul de la bande passante (ex.: 2) : ');
end
er = [];
while isempty(er)||(isnumeric(er) == 0)
er = input('\nEntrez la constante dilectrique du matriau disponible : ');
end
ratio = [];
while isempty(ratio)||(isnumeric(ratio) == 0)
ratio = input('\nEntrez le ratio ''rayon/hauteur'' (a/h) dsir\nou ''0'' si vous ne voulez pas le spcifier : ');
end
repeter = 1;
definir_plage_ratios = 1;
while (repeter == 1)
% Dtermination du facteur-Q maximal partir du VSWR et de la bande passante spcifie :
facteurQ_max = (VSWR-1)/(sqrt(VSWR)*BW);
facteurQ = [];
% Si le ratio est spcifi par l'utilisateur, il faut vrifier s'il est possible d'obtenir la bande
% passante dsire pour le mode de rayonnement choisi :
if (ratio ~= 0)
switch choix_mode
case 1
facteurQ = 0.078192*er^1.27*(1+17.31*(1/ratio)-21.57*(1/ratio)^2+10.86*(1/ratio)^3-1.98*(1/ratio)^4);
case 2
facteurQ = 0.01007*er^1.3*(ratio)*(1+100*exp(-2.05*(0.5*ratio-1/80*(ratio)^2)));
case 3
facteurQ = er^2*(0.068-0.0388*ratio/2+0.0064*(ratio/2)^2+0.0007*exp(ratio/2*(37.59-63.8*ratio/2)));
case 4
facteurQ = 0.008721*er^0.888413*exp(0.0397475*er)*(1-(0.3-0.2*ratio)*((38-er)/28))*...
(9.498186*ratio+2058.33*(ratio)^4.322261*exp(-3.50099*(ratio)));
end
% Si ce n'est pas possible, il faut que l'utilisateur change certaines spcifications :
if (facteurQ_max < facteurQ)
choix = [];
while isempty(choix)||(choix ~= 1 && choix ~= 2 && choix ~= 3 && choix ~= 4 && choix ~= 5)
choix = input(['\nLa bande passante dsire ne peut tre atteinte pour ce mode avec la\n',...
'combinaison ratio/constante dilectrique choisie. Dsirez-vous :\n', ...
' (1) Modifier le ratio (ou ne pas en spcifier)?\n', ...
' (2) Modifier la constante dilectrique du rsonateur?\n', ...
' (3) Modifier la bande passante minimale?\n', ...
' (4) Choisir un autre mode de rayonnement?\n', ...
' (5) Retourner au menu principal?\n', ...
'Faites votre choix : ']);
end
switch choix
case 1
ratio = [];
while isempty(ratio)||(isnumeric(ratio) == 0)
ratio = input('\nEntrez le nouveau ratio ''rayon/hauteur'' (a/h) dsir\nou ''0'' si vous ne voulez pas le spcifier : ');
end
if(ratio == 0)
definir_plage_ratios = 1;
end
case 2
er = [];
while isempty(er)||(isnumeric(er) == 0)
er = input('\nEntrez la nouvelle constante dilectrique du rsonateur : ');
end
case 3
BW = [];
while isempty(BW)||(isnumeric(BW) == 0)
BW = input('\nEntrez la nouvelle bande passante fractionnelle minimale (ex.: 0.05 pour 5%) : ');
end
case 4
choix_mode = [];
while isempty(choix_mode)||(choix_mode ~= 1 && choix_mode ~= 2 && choix_mode ~= 3 && choix_mode ~= 4)
choix_mode = input(['\nPour quel mode de rayonnement?\n',...
' (1) Mode TE01d\n', ...
' (2) Mode HE11d\n', ...
' (3) Mode EH11d\n', ...
' (4) Mode TM01d\n', ...
'Faites votre choix : ']);
end
case 5
return
end
% Lorsque tous les parametres sont corrects, on calcule les dimensions du rsonateur :
else
switch choix_mode
case 1
h = 4.7713*((2.327/sqrt(er+1))*(1+0.2123*(ratio)-0.00898*(ratio)^2))/(freq*ratio);
case 2
h = 4.7713*((6.324/sqrt(er+2))*(0.27+0.36*0.5*ratio+0.02*(0.5*ratio)^2))/(freq*ratio);
case 3
h = 4.7713*((3.72+0.4464*ratio/2+0.2232*(ratio/2)^2+0.0521*(ratio/2)^3-2.65*...
exp(-1.25*ratio/2*(1+4.7*ratio/2)))/sqrt(er))/(freq*ratio);
case 4
h = 4.7713*(sqrt(3.83^2+((pi/2)*ratio)^2)/sqrt(er+2))/(freq*ratio);
end
a = ratio*h;
BW_reelle = (VSWR-1)/(sqrt(VSWR)*facteurQ)*100;
repeter = 0;
end
else
if(definir_plage_ratios == 1)
ratio_min = [];
while isempty(ratio_min)||(isnumeric(ratio_min) == 0)||(ratio_min == 0)
ratio_min = input('\nEntrez le ratio minimal tudier (un ratio >= 0.5 est recommand) : ');
end
ratio_max = [];
while isempty(ratio_max)||(isnumeric(ratio_max) == 0)||(ratio_max <= ratio_min)
ratio_max = input('\nEntrez le ratio maximal tudier (un ratio <= 5 est recommand) : ');
end
nombre = [];
while isempty(nombre)||(isnumeric(nombre) == 0)||(nombre < 2)
nombre = input('\nEn incluant ces limites, entrez le nombre de ratios tudier : ');
end
definir_plage_ratios = 0;
% Le pas de calcul reprsente l'incrment du ratio pour chaque srie de calculs
pas = (ratio_max - ratio_min)/(nombre-1);
% Cration d'une matrice pour le stockage des rsultats valides
resultats = [];
% Indice de la ligne o entrer les rsultats qui respectent les paramtres de conception
ligne = 1;
end
for n = ratio_min:pas:ratio_max
% Pour chaque valeur de n (de ratio), on value le facteur-Q
switch choix_mode
case 1
facteurQ = 0.078192*er^1.27*(1+17.31*(1/n)-21.57*(1/n)^2+10.86*(1/n)^3-1.98*(1/n)^4);
case 2
facteurQ = 0.01007*er^1.3*(n)*(1+100*exp(-2.05*(0.5*n-1/80*(n)^2)));
case 3
facteurQ = er^2*(0.068-0.0388*n/2+0.0064*(n/2)^2+0.0007*exp(n/2*(37.59-63.8*n/2)));
case 4
facteurQ = 0.008721*er^0.888413*exp(0.0397475*er)*(1-(0.3-0.2*n)*((38-er)/28))*...
(9.498186*n+2058.33*(n)^4.322261*exp(-3.50099*(n)));
end
% Si le facteur-Q calcul permet d'atteindre la bande passante minimale, on calcule les
% dimensions du rsonateur, sa bande passante relle et on garde les rsultats
if (facteurQ_max > facteurQ)
switch choix_mode
case 1
h = 4.7713*((2.327/sqrt(er+1))*(1+0.2123*(n)-0.00898*(n)^2))/(freq*n);
case 2
h = 4.7713*((6.324/sqrt(er+2))*(0.27+0.36*0.5*n+0.02*(0.5*n)^2))/(freq*n);
case 3
h = 4.7713*((3.72+0.4464*n/2+0.2232*(n/2)^2+0.0521*(n/2)^3-2.65*...
exp(-1.25*n/2*(1+4.7*n/2)))/sqrt(er))/(freq*n);
case 4
h = 4.7713*(sqrt(3.83^2+((pi/2)*n)^2)/sqrt(er+2))/(freq*n);
end
a = n*h;
BW_reelle = (VSWR-1)/(sqrt(VSWR)*facteurQ)*100;
resultats(ligne,:) = [n a h facteurQ BW_reelle];
ligne = ligne+1;
end
end
if(ligne == 1)
choix = [];
while isempty(choix)||(choix ~= 1 && choix ~= 2 && choix ~= 3 && choix ~= 4 && choix ~= 5)
choix = input(['\nLa bande passante minimale ne peut tre atteinte pour ce mode pour la\n',...
'constante dilectrique et la plage de ratios choisies. Dsirez-vous :\n', ...
' (1) Modifier la plage de ratios (ou fixer un ratio unique)?\n', ...
' (2) Modifier la constante dilectrique du rsonateur?\n', ...
' (3) Modifier la bande passante minimale?\n', ...
' (4) Choisir un autre mode de rayonnement?\n', ...
' (5) Retourner au menu principal?\n', ...
'Faites votre choix : ']);
end
switch choix
case 1
ratio = [];
while isempty(ratio)||(isnumeric(ratio) == 0)
ratio = input('\nEntrez le nouveau ratio ''rayon/hauteur'' (a/h) dsir\nou ''0'' si vous ne voulez pas le spcifier : ');
end
if(ratio == 0)
definir_plage_ratios = 1;
end
case 2
er = [];
while isempty(er)||(isnumeric(er) == 0)
er = input('\nEntrez la nouvelle constante dilectrique du rsonateur : ');
end
case 3
BW = [];
while isempty(BW)||(isnumeric(BW) == 0)
BW = input('\nEntrez la nouvelle bande passante fractionnelle minimale (ex.: 0.05 pour 5%) : ');
end
case 4
choix_mode = [];
while isempty(choix_mode)||(choix_mode ~= 1 && choix_mode ~= 2 && choix_mode ~= 3 && choix_mode ~= 4)
choix_mode = input(['\nPour quel mode de rayonnement?\n',...
' (1) Mode TE01d\n', ...
' (2) Mode HE11d\n', ...
' (3) Mode EH11d\n', ...
' (4) Mode TM01d\n', ...
'Faites votre choix : ']);
end
case 5
return
end
else
repeter = 0;
end
end
if (repeter == 0)
% Entte :
clc
disp(strvcat('===============================================================',...
' Outil de conception et d''analyse des rsonateur dilectriques',...
'==============================================================='));
disp(sprintf('\n----------- Conception d''un rsonateur cylindrique ------------\n'));
% Affichage des paramtres d'entre :
disp(sprintf('Frquence de rsonance (en GHz) = %5.4f',freq));
switch choix_mode
case 1
disp(sprintf('Mode de rayonnement = TE01d'));
case 2
disp(sprintf('Mode de rayonnement = HE11d'));
case 3
disp(sprintf('Mode de rayonnement = EH11d'));
case 4
disp(sprintf('Mode de rayonnement = TM01d'));
end
disp(sprintf('Bande passante fractionnelle minimale = %5.4f',BW));
disp(sprintf('VSWR pour le calcul de la bande passante = %5.4f',VSWR));
disp(sprintf('Constante dilectrique du rsonateur = %5.4f',er));
if (ratio ~= 0)
disp(sprintf('Ratio ''rayon/hauteur'' (a/h) = %5.4f',ratio));
% Affichage des rsultats (lorsqu'un ratio est spcifi)
disp(sprintf('\n'));
disp(strvcat(' Rsultats pour le mode choisi ', ...
'--------------------------------------------'));
disp(sprintf('Rayon (a) du rsonateur (en cm) = %5.4f',a));
disp(sprintf('Hauteur (h) du rsonateur (en cm) = %5.4f',h));
disp(sprintf('Facteur-Q = %5.4f',facteurQ));
disp(sprintf('Bande passante (en pourcentage) = %5.4f',BW_reelle));
else
disp(sprintf('Ratio ''rayon/hauteur'' (a/h) minimal = %5.4f',ratio_min));
disp(sprintf('Ratio ''rayon/hauteur'' (a/h) maximal = %5.4f',ratio_max));
disp(sprintf('Nombre de ratios tudier = %5.4f',nombre));
% Affichage des rsultats :
disp(sprintf('\n'));
disp(strvcat(' Rsultats pour le mode choisi ', ...
'--------------------------------------------------------'));
disp('a/h a h facteurQ BW');
disp('--------------------------------------------------------');
for n = 1:1:size(resultats,1)
disp(sprintf('%-8.4g %-8.4g %-8.4g %-8.4g %-8.4g',resultats(n,:)));
end
end
end
end
end
