I have attached the fileMicrosoft Word - BE101 T1 2018 Group_project_V2 BE101 Engineering...

Question

I have attached the fileMicrosoft Word - BE101 T1 2018 Group_project_V2 BE101 Engineering Mathematics Page | 1    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018        Assessment Details and Submission Guidelines  Trimester  T1 2018  Unit Code  BE101  Unit Title  Engineering Mathematics Assessment  Type  Group  Assessment  Title  Investigation of  practical applications of complex mathematical concepts using MATLAB  Purpose  of  the  assessment  (with  ULO  Mapping)  The  purpose  of  this assignment is to investigate practical  applications of complex mathematical  concepts  and  gain  understanding  of  how  mathematics  is  used  in  engineering context. At the completion of this unit students are expected to be able to:   a. Develop problem‐solving skills in the context of engineering mathematics;   b. Have a practical understanding of mathematics in the engineering context;   c. Gain experience using an extended range of practical applications of complex  mathematical ideas;   d. Apply knowledge of basic science and engineering fundamentals to real‐life situations;   e. Communicate effectively, not only with engineers but also with the community at large;  f. Undertake problem identification, formulation and solutions;   g. Solve a broad range of problems in mathematical areas;   Weight  100 Marks  Total Marks  25% of total assessment for the unit Word limit  2000 words  Due Date   Lab class week 12, 7 June 2018 Submission  Guidelines   All work must be submitted on Moodle by the due date.   The assignment must be in MS Word format, 1.5 spacing, 11‐pt Calibri (Body) font and  2.5 cm margins on all four sides of your page with appropriate section headings.   Reference sources must be cited in the text of  the report, and listed appropriately at  the end in a reference list using IEEE referencing style.  Extension   If an extension of time to submit work is required, a Special Consideration Application  must be submitted directly on AMS.  You must submit this application three working  days prior to the due date of the assignment. Further information is available at:   http://www.mit.edu.au/about‐mit/institute‐publications/policies‐procedures‐and‐ guidelines/specialconsiderationdeferment Academic  Misconduct   Academic Misconduct is  a  serious offence. Depending on  the  seriousness of  the  case, penalties can vary from a written warning or zero marks to exclusion from the course or rescinding the degree. Students should make themselves familiar, with  the   full  policy  and  procedure  available at:  http://www.mit.edu.au/about‐mit/institute‐publications/policies‐ procedures‐and‐ guidelines/Plagiarism‐Academic‐Misconduct‐Policy‐  Procedure.  For  further  information,  please  refer  to  the  Academic  Integrity Section  in your Unit Description.    BE101 Engineering Mathematics Page | 2    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Assignment Description      You need to form a team of three to complete the project.   Team members are expected to equally  participate, and collaboratively work towards the completion of the project.    This task requires you to research and try to understand the given topic, methods and how MATLAB  is used as a problem solving tool. Modern mathematics requires the use of computational tools in  order to solve difficult real world problems. Tools are required because often the problems are either  too  large  or  not  possible  to  solve  analytically,  and  building  physical  models  is  impractical.  Using  computational  tools  is  additionally  often  an  open  ended  exercise,  where  some  formal  theory  is  implemented, possibly  with the aid of pre‐existing analysis or models. This assignment gives you a  chance  to  investigate  into  application  of  complex  mathematical  concepts  and  gain  hands  on  experience in how MATLAB is used as a problem solving tool. The Engineering Mathematics Course  unit assists you to become familiar with the mathematical skills required to solve engineering related  problems. The mathematical skills acquired in this Engineering Mathematics Course unit will provide  necessary background to understand the algorithms and methods used in this document.    You need to     Show  how well  you  have  understood  the  problem  and  simulations or  calculations  in  this  system and explain how  MATLAB is used as a problem solving tool .     The projects are open ended.  As long as your program can perform the assigned tasks, there  will be no correct or wrong approaches.  Certainly, there will be more acceptable and attractive  solutions in comparison with competing solutions.     In the event you cannot complete the task, you should turn in whatever you have completed  and grade will be based on completed work. Bottom line will be, if we cannot get your program  to execute, it will be graded based on what you have completed.   In all cases it will be essential  that you submit a complete set of files to test your program.   It will also be important to give  clear instructions of how to run your program.   This could be done in various ways.  One good  way to document how your program executes is to prepare “readme.txt” file.      Each  team  will  interactively  present  their  solutions  by  demonstrating  how  the  code  is  executed.     All members must participate in the presentation and must have a reasonable familiarity with  the project, even if they have not been the lead person on that specific topic.                    BE101 Engineering Mathematics Page | 3    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Antenna Radiation Pattern Calculation      Antenna radiation pattern is a graphical representation of the power radiated by antenna relative to  direction. Antennae radiate differently in different directions. Usually the power is measured far away  from antenna (in the far field) at a fixed distance.    Dipole radiation      Dipole antenna is a wire antenna. Oscillating current i(t) flowing through the wire gives rise to the  electric field Eθ and magnetic field Hϕ. Figure 1 shows vertically oriented dipole antenna.      Fig. 1. Dipole antenna with current i giving rise to the electromagnetic field at point Q.    Power per unit area at point Q can be found as    , | |       (2), where η0=377 .    Antenna radiation pattern, as shown in figure 2, is a plot of normalised power Sn in polar coordinate  system, where   , ,       (3)    Fig. 2. Dipole antenna radiation pattern.  BE101 Engineering Mathematics Page | 4    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018    Part A: Short dipole radiation pattern    For very short wire (l>) can be found using formula:           (4)    where R is distance to the point, θ is angle of observation, e. g. polar coordinates of a point where  the field is required, j is imaginary constant, I0 is the maximum amplitude of the current on the wire,  l is the length of the dipole, k is a wavenumber and η0 is impedance of free space.     Write  a  program  using  MATLAB  software  to  calculate  electric  field  of  short  dipole  and  plot  its  radiation pattern:     Use radiation frequency of 950 MHz.   o Calculate wavelength of radiation =c/f, where c=3*108 m/s is speed of light.   o Calculate k=2*/.   o Assign η0=377   o Assign observation point to be R=10* from the antenna.   o Assign I0= 5 A.  o Use l=/50 for very short dipole antenna.     Create an array of angles θ from 1 to 360 degrees.   o Hint:  “a = [0:2:100]” is a one‐dimensional array from 0 to 100 at intervals of 2. 0 is the  starting point, 100 is the end point, and 2 is the step size.     Calculate electric  field using  formula  (4). Take  real part of  the complex  result  for  the  field  Re(Eθ).      Use formula (2) to calculate radiated power S for each angle direction θ, normalize the power  by dividing all values by maximum power.      Plot normalized power Sn versus angle θ using “polar” plot function. Add title to the plot. Save  the plot.  o Note:  “polar”  plot  function,  as  well  as  “sin”  and  “cos”  functions  require  angle  in  radians.  o Note: Array arithmetic commands require dot in front, e.g.  .*, ./, .^2.                 BE101 Engineering Mathematics Page | 5    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Part B: Short dipole electric field    Write  a  program  to  plot  electric  field  lines  of  short  dipole  antenna  from Part  A  using MATLAB’s  “contour” plot.     Assume antenna is located at the center of the plot.  Assume x and y values are in rectangular  coordinates from – 2*  to +2*.       In the formula (4) for E convert R and θ to rectangular coordinates x and y. Take real part of  the complex result for the field.     Use “contour” function to plot electric field lines for the radiating antenna. Add title to the  plot. Save the plot.  Fig. 3. Example plot of electric field lines of dipole antenna.                                  BE101 Engineering Mathematics Page | 6    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Part C : Long dipole radiation pattern    For long dipole current varies along the length of dipole as  , as shown in figure 4.      Fig. 4. Current distributions on long dipole.    Total field at point Q (R, θ) is an integral (or sum) of fields created by short lengths dz along the  wire, each having different current amplitude.   ,where (5)    Write a program using MATLAB software to calculate electric field of long dipole and plot its radiation  pattern:     Use the same radiation frequency, wavelength of radiation , k, η0, I0 and observation point R.    Use a different length l for a long dipole antenna, which will be assigned to each group in the  classroom.   Modify the code from part A to calculate the field and power for each angle within a cycle for  different angles θ from 1 to 360 degrees.   o Use “for” cycle for θ in MATLAB  o Within the cycle, calculate electric field using formula (5). Assume current as     Hint: Using help find out how to define a function using @ sign.   Hint: Using MATLAB’s built‐in function INTEGRAL  find the contributions of  each elements of the dipole length to the current at point (R, θ). Integrate  from –l/2 to l/2.   Save each result E θ for different angle under different index in the array.   Take real part of the complex result for the field.   Calculate radiated power for each angle direction.   Normalize the power by dividing all values by maximum power.    Plot normalized power Sn versus angle θ using “polar” plot function. Add title to the plot. Save  the plot.      BE101 Engineering Mathematics Page | 7    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Submission guidelines:    1.   Each team will submit one project report that must be a PDF or word file. Your MATLAB code  can be submitted as a text attachment in your project report or as a separate .m file and  should contain everything necessary to run the file.     2.      Prepare  a  report  summarizing  your  findings.  Your  report  should  include  the  following:  o The cover page must identify student (name and number), teaching staff,  and assignment.  o Body of the report should include  i.   Introduction –In this section, you need to give a brief overview and your  understanding of  the problem discussed in  the document and outline of  the report.  ii.   Methods ‐You need to describe your understanding of methods you used  for simulations or calculations in MATLAB. Briefly explain the key files and  functions in your code.  iii.   Results and Discussion– Present quantitative and qualitative results of your  approach and discuss the findings. To illustrate the results please pick some  images and show your results on them.  iv.   Conclusion – Summarise the findings.  v.    References  ‐    Sources  must  be  cited  in  the  text  of  the  report,  and  listed  appropriately at the end in a reference list.    3.    Prepare a PowerPoint presentation for 5‐10 minute presentation. No more than 7‐8 slides.  You must present as a group,  every member of your group needs to speak.  You must have  visual  aids  to  support  your  presentation  and  you  must  acknowledge  the  source  of  the  information you present.  The presentation should focus on the Mathematics/MATLAB.   4.   The assignment must be submitted in soft (electronic) copy under Moodle. The MATLAB  program file and presentation should also be uploaded. The pages of the assignment must  be clear on each page.        BE101 Engineering Mathematics Page | 8    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Marking criteria:        Description of the section Marks   Coding  Executable MATLAB code A complete set of files to test your program  20   Presentation  Marks for the Presentation will be based on the  material provided (5 marks), presentation skills (5  marks), and understanding of the material (5 marks).   15 Report    Section to be included in  the report  Description of the section   Introduction  Brief overview and your understanding of the  problem.  10 Methods  Describe your understanding of simulations or  calculations. Briefly explain the key files and  functions in your code.  10   Results  Present your results. Part A (10 marks) Part B (10 marks), Part C (10 marks).  30 Discussion  Discuss the results. 5 Conclusion  Concluding remarks 5 Reference style    5 Poor writing  Inadequate structure, careless presentation, or the  report is under the word limit  ‐30 Plagiarism  Type of plagiarism ‐  Copy from other student  ‐  Copy from internet source/textbook  ‐  Copy from other sources ‐100   Total  100       BE101 Engineering Mathematics Page | 9    Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych          Moderated By: Dr. Rajan Kadel           May, 2018  Marking Rubrics:  Grade   Mark   HD   80%+   D   70%‐79%   CR  60%‐69%   P  50%‐59%   Fail

Anupam · Accepted Answer

%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%
%%                 Antenna Radiation Pattern Calculation                 %%
%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%
clc; 
clear;
close all;
%% Program strats here
%% Part A : Short dipole radiation pattern
f=950; % MHz Radiation Frequency
c=3*10^8; %m/s speed of light
lambda=c/f; % wavelength of radiation
k=2*pi/lambda; % Wave Number
n0=377; % Intrinsic resistance
R=10*lambda; % Observation point distance
I0=5; %A 
l=lambda/50; %Dipole antenna length
% theta to be plotted in degree
theta=1:1:360;
% Calculate Electric Field
E_theta=((1i*I0*l*k*n0)/(2*pi()))*(exp(-1i*k*R)/R)*sin(theta*pi/180);

Microsoft Word - BE101 T1 2018 Group_project_V2 BE101 Engineering Mathematics Page | 1 Prepared by: Dr. Iryna Khodasevych Moderated By: Dr. Rajan Kadel May, 2018 Assessment Details and Submission...

Answer To: Microsoft Word - BE101 T1 2018 Group_project_V2 BE101 Engineering Mathematics Page | 1...

Answer To This Question Is Available To Download

Related Questions & Answers

Submit New Assignment