Great Deal! Get Instant $10 FREE in Account on First Order + 10% Cashback on Every Order Order Now

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...

1 answer below »
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 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;  
. 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 
oad 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 Cali
i (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 o
escinding 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 co
ect 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 cu
ent 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 cu
ent 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
), maximum amplitude of the cu
ent on the wire  is assumed constant 
, while the cu
ent varies in time. Electric field at any point in space far away from antenna 
(R
) 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 cu
ent 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 
adiation 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 a
ay of angles θ from 1 to 360 degrees.  
o Hint:  “a = [0:2:100]” is a one‐dimensional a
ay 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 
y 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 
adians. 
o Note: A
ay 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 cu
ent varies along the length of dipole as  , as shown in figure 4. 
 
 
Fig. 4. Cu
ent 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 cu
ent 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 cu
ent 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 cu
ent at point (R, θ). Integrate 
from –l/2 to l/2. 
 Save each result E θ for different angle under different index in the a
ay. 
 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 
ief 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 
e 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 
eport 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 Ru
ics: 
Grade  
Mark  
HD  
80%+  
D  
70%‐79%  
CR 
60%‐69%  

50%‐59%  
Fail  
 50%  
  Excellent  Very Good Good Satisfactory  Unsatisfactory
Introduction  Logic is clear 
and easy to 
follow with 
strong 
arguments  
Consistency 
logical and 
convincing  
Mostly consistent 
and convincing  
Adequate 
cohesion and 
conviction  
Argument is 
confused and 
disjointed  
Effort/Difficulties/  
Challenges  
The presented 
solution 
demonstrated 
an extreme 
degree of 
difficulty that 
would require 
an expert to 
implement.  
All results were 
obtained using 
Matlab code. 
The presented 
solution 
demonstrated a 
high degree of 
difficulty that 
would be an 
advance 
professional to 
implement. Most 
esults were 
obtained using 
Matlab code. 
The presented 
solution 
demonstrated an 
average degree of 
difficulty that would 
e an average 
professional to 
implement.  
Some of the results 
were obtained 
using Matlab code. 
The presented 
solution 
demonstrated a 
low degree of 
difficulty that 
would be easy 
to implement.  
Minimal 
number of the 
esults were 
obtained using 
Matlab code. 
The presented 
solution 
demonstrated a 
poor degree of 
difficulty that 
would be too 
easy to 
implement.  
No results were 
obtained using 
Matlab code. 
Explanation/  
justification  
All elements 
are present and 
well integrated.  
Components 
present with good 
cohesion  
Components 
present and mostly 
well integrated  
Most 
components 
present  
Lacks structure. 
Demonstration  Logic is clear 
and easy to 
follow with 
strong 
arguments 
Consistency 
logical and 
convincing 
Mostly consistent 
logical and 
convincing 
Adequate 
cohesion and 
conviction 
Argument is 
confused and 
disjointed 
Reference style   Clear styles 
with excellent 
source of 
eferences.  
Clear referencing/ 
style  
Generally good 
eferencing/ style  
Unclear 
eferencing/ 
style  
Lacks 
consistency with 
many e
ors  
Presentation   Proper writing. 
Professionally 
presented  
Properly written, 
with some minor 
deficiencies  
Mostly good, but 
some structure or 
presentation 
problems  
Acceptable 
presentation  
Poor structure, 
careless 
presentation
Answered Same Day Jun 03, 2020

Solution

Anupam answered on Jun 06 2020
134 Votes
%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%
%% 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 Numbe
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);
%...
SOLUTION.PDF

Answer To This Question Is Available To Download

Related Questions & Answers

More Questions »

Submit New Assignment

Copy and Paste Your Assignment Here