%bonificacion
%Un cable coaxial tiene una impedancia característica de 75 @ 3GHz.
%La frecuencia central de operación de el generador es 1.600GHz y,
%mediante el cable, alimenta una carga desconocida. Mediciones en el
%sistema dan los siguientes datos: la relación de onda estacionaria es de
%1.9 y los mínimos de voltage se corren 11cm hacia el generador, respecto
%de los nulos cuando la línea se carga con un corto circuito. Suponiendo
%que la permitividad relativa del aislante del coaxial es 1.75. De los dos
%"stubs" posibles, cuál recomendaría teniendo en cuenta que el enlace se
%realiza con un pequeño ancho de banda alrededor de la frecuencia de
%operación. Entregue la profundidad del stub recomendado en centímetros.
clc
clear all
close all
% calculo de las posibles dimensiones del stub
%%
a = 23.586e-3;
b = 11.792e-3;
e_r = 1;
f_g = mean([0.6360e10,1.2719e10])
BW = [f_g - 0.05*f_g,f_g + 0.05*f_g];
%Z_l = 120-80i;

v = 3e8;
f_g = mean(BW);
f_c_mn = @(v,m,n,a,b) (v/2).*sqrt((m./a).^2+(n./b).^2);
Z_TM = @(fcmn,f) 120*pi.*sqrt(1-(fcmn./f).^2);
Z_TE = @(fcmn,f) 120*pi./sqrt(1-(fcmn./f).^2);
n_modes = 100;
f_cut = zeros(n_modes*n_modes,3);
k = 1;
f_cut_4_f_g = [0,0,0];
for m = 0:n_modes
    for n = 0:n_modes
        f_cut(k,1) = f_c_mn(v,m,n,a,b);
        f_cut(k,2) = m;
        f_cut(k,3) = n;
        if(f_cut(k,1) > f_cut_4_f_g(1) && f_cut(k,1) < f_g)
            f_cut_4_f_g = [f_cut(k,1),m,n];
        end
        k = k +1;
    end
end
f_cut = f_cut(find(f_cut(:,1) <= f_g),:);
f_cut = sortrows(f_cut,1);
%f_cut_4_f_g(1) = 2.08;
beta_mn = @(v,f,f_c) (2*pi./v)*sqrt(f.^2-f_c.^2);
beta = beta_mn(v,f_g,f_cut_4_f_g(1));
Z_0_TE_mn = Z_TE(f_cut_4_f_g(1), f_g);
Z_0_TM_mn = Z_TM(f_cut_4_f_g(1), f_g);
Z_0 = Z_0_TE_mn;

SWR = 7.02;
e_r = 1;
v_p = v/sqrt(e_r);
%lambda = v_p/f_g;
%dmin = lambda/2;
lambda = 2*pi/beta;
dmin = lambda/2;
mov = 0.97e-2;
prop = mov/dmin;
first_min = -(2*dmin-mov);
%beta = 2*pi/lambda;
psi = pi - 2*beta*first_min;
rho_l = ((SWR-1)/(SWR+1))*exp(1i*psi);
Z_l = Z_0*((1+rho_l)/(1-rho_l));



%%
Z_0 = Z_0_TE_mn;
rho_l = (Z_l-Z_0)/(Z_l-Z_0);
para_stub = para_coupling(1/Z_0,1/Z_l,beta);
check1 = 1/(1/(impedancia(Z_0,Z_l,1i*beta,-para_stub(1,1)))...
                    +1/(impedancia(Z_0,0,1i*beta,-para_stub(1,2))))
series_stub = series_coupling(Z_0,Z_l,beta);
check2 =impedancia(Z_0,Z_l,1i*beta,-series_stub(1,1))...
                    +(impedancia(Z_0,0,1i*beta,-series_stub(1,2)))

check3 = 1/(1/(impedancia(Z_0,Z_l,1i*beta,-para_stub(2,1)))...
                    +1/(impedancia(Z_0,0,1i*beta,-para_stub(2   ,2))))
series_stub = series_coupling(Z_0,Z_l,beta);
check4 =impedancia(Z_0,Z_l,1i*beta,-series_stub(2,1))....
                    +(impedancia(Z_0,0,1i*beta,-series_stub(2,2)))
%end ----- calculo de las posibles dimensiones del stub

% calculo del SWR para los otros valores de la banda de trabajo
freq = BW(1):(BW(2)-BW(1))/100:BW(2);
beta = beta_mn(v,freq,f_cut_4_f_g(1));
SWR_f = @(rho_l) (1+abs(rho_l))./(1-abs(rho_l));
rho_f = @(Z_z,Z_0) ((Z_z-Z_0)./(Z_z+Z_0));
%analisis paralelo
Z_0 = Z_TE(f_cut_4_f_g(1), freq);
rho_l = (Z_l-Z_0)./(Z_l-Z_0);
Z_coupling_1 = 1./(1./(line_impedance(Z_0,Z_l,1i*beta,-para_stub(1,1)))...
                    +1./(line_impedance(Z_0,0,1i*beta,-para_stub(1,2))));
SWR_1 = SWR_f(rho_f(Z_coupling_1,Z_0));
Z_coupling_2 = 1./(1./(line_impedance(Z_0,Z_l,1i*beta,-para_stub(2,1)))...
                    +1./(line_impedance(Z_0,0,1i*beta,-para_stub(2,2))));
SWR_2 = SWR_f(rho_f(Z_coupling_2,Z_0));

%analisis serie

Z_coupling_3 = line_impedance(Z_0,Z_l,1i*beta,-series_stub(1,1))...
                            +(line_impedance(Z_0,0,1i*beta,-series_stub(1,2)));
SWR_3 = SWR_f(rho_f(Z_coupling_3,Z_0));
Z_coupling_4 = line_impedance(Z_0,Z_l,1i*beta,-series_stub(2,1))...
                            +(line_impedance(Z_0,0,1i*beta,-series_stub(2,2)));
SWR_4 = SWR_f(rho_f(Z_coupling_4,Z_0));
sel_mat_1 = [[mean(SWR_1.^2),para_stub(1,1),para_stub(1,2),0];
             [mean(SWR_2.^2),para_stub(2,1),para_stub(2,2),0];
             [mean(SWR_3.^2),series_stub(1,1),series_stub(1,2),1];
             [mean(SWR_4.^2),series_stub(2,1),series_stub(2,2),1];]
sel_mat_1 = sortrows(sel_mat_1,1);


sel_mat_2 = [[mean(SWR_1([1,end])),para_stub(1,1),para_stub(1,2),0];
             [mean(SWR_1([1,end])),para_stub(2,1),para_stub(2,2),0];
             [mean(SWR_1([1,end])),series_stub(1,1),series_stub(1,2),1];
             [mean(SWR_1([1,end])),series_stub(2,1),series_stub(2,2),1];]
sel_mat_2 = sortrows(sel_mat_1,1);

figure(1)
plot(freq*1e-9,SWR_1,'r') %paralelo
hold on
plot(freq*1e-9,SWR_2,'g') %paralelo
hold on
plot(freq*1e-9,SWR_3,'b') %serie
hold on
plot(freq*1e-9,SWR_4,'k') %serie
hold on
legend(['paralelo l_s = ',num2str(para_stub(1,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(para_stub(1,2)),'[m]'],...
        ['paralelo l_s = ',num2str(para_stub(2,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(para_stub(2,2)),'[m]'],...
        ['serie l_s = ', num2str(series_stub(1,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(series_stub(1,2)),'[m]'],...
        ['serie l_s = ', num2str(series_stub(2,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(series_stub(2,2)),'[m]']);
title('SWR(f)')
xlabel('Frecuencia [GHz]');

rho_l_abs_1 = ((SWR_1-1)./(SWR_1+1));
rho_l_abs_2 = ((SWR_2-1)./(SWR_2+1));
rho_l_abs_3 = ((SWR_3-1)./(SWR_3+1));
rho_l_abs_4 = ((SWR_4-1)./(SWR_4+1));

CLdB_1 = 10*log10(1-rho_l_abs_1.^2);
CLdB_2 = 10*log10(1-rho_l_abs_2.^2);
CLdB_3 = 10*log10(1-rho_l_abs_3.^2);
CLdB_4 = 10*log10(1-rho_l_abs_4.^2);
figure(2)
semilogx(freq*1e-9,CLdB_1,'r') %paralelo
hold on
semilogx(freq*1e-9,CLdB_2,'g') %paralelo
hold on
semilogx(freq*1e-9,CLdB_3,'b') %serie
hold on
semilogx(freq*1e-9,CLdB_4,'k') %serie
hold on
legend(['paralelo l_s = ',num2str(para_stub(1,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(para_stub(1,2)),'[m]'],...
        ['paralelo l_s = ',num2str(para_stub(2,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(para_stub(2,2)),'[m]'],...
        ['serie l_s = ', num2str(series_stub(1,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(series_stub(1,2)),'[m]'],...
        ['serie l_s = ', num2str(series_stub(2,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(series_stub(2,2)),'[m]']);
title('CL[dB](f)')
xlabel('Frecuencia [GHz]');
ylabel('CL[dB]')

RL_dB_1 = 20*log10(rho_l_abs_1);
RL_dB_2 = 20*log10(rho_l_abs_2);
RL_dB_3 = 20*log10(rho_l_abs_3);
RL_dB_4 = 20*log10(rho_l_abs_4);
figure(3)
semilogx(freq*1e-9,RL_dB_1,'r') %paralelo
hold on
semilogx(freq*1e-9,RL_dB_2,'g') %paralelo
hold on
semilogx(freq*1e-9,RL_dB_3,'b') %serie
hold on
semilogx(freq*1e-9,RL_dB_4,'k') %serie
hold on
legend(['paralelo l_s = ',num2str(para_stub(1,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(para_stub(1,2)),'[m]'],...
        ['paralelo l_s = ',num2str(para_stub(2,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(para_stub(2,2)),'[m]'],...
        ['serie l_s = ', num2str(series_stub(1,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(series_stub(1,2)),'[m]'],...
        ['serie l_s = ', num2str(series_stub(2,1)),'[m] p_s = ',...
        num2str(series_stub(2,2)),'[m]']);
title('RL[dB](f)')
xlabel('Frecuencia [GHz]');
ylabel('CL[dB]')