% Дослідження процесів у хвилеводі із застосуванням атенюатора та за наявності неузгодженого опору
Z0 = 50; % Хвильовий опір (Ом)
ZL = 75; % Імпеданс навантаження (Ом)
attenuation_dB = 1; % Регулювання аттенюатору у дБ, для п'яти окремих досліджень
attenuation_linear = 10^(-attenuation_dB / 20); % Лінійний коефіцієнт атенюатора
input_power_watts = 100; % Вхідна потужність у Вт

% Розрахунок S-параметрів

Gamma = (ZL - Z0) / (ZL + Z0); % Коефіцієнт відбиття для навантаження
S11_no_att = abs(Gamma); % Амплітуда відбитої хвилі без атенюатора
S11_with_att = abs(Gamma * (1 - attenuation_linear) / (1 + attenuation_linear)); % З атенюатором, за допомогою формули

% Розрахунок КСХ

KSV_no_att = (1 + S11_no_att) / (1 - S11_no_att); % КСХ без атенюатора
KSV_with_att = (1 + S11_with_att) / (1 - S11_with_att); % КСХ з атенюатором

output_power_no_att = input_power_watts * (1 - S11_no_att^2); % Частина потужності, яка доходить до навантаження
output_power_with_att = input_power_watts * (1 - S11_with_att^2) * attenuation_linear^2; 
freq = 1e9; % Частота 1 ГГц
lambda = 3e8 / freq; % Довжина хвилі, м
time = linspace(0, 1e-8, 167); % Масив часу
x = linspace(0, 2 * lambda, 200); % Просторові координати

% Хвилі без впливу атенюатора 

incident_wave_no_att = @(t, x) sqrt(2 * output_power_no_att / Z0) * sin(2 * pi * (x / lambda - freq * t)); % Хвиля що біжить
reflected_wave_no_att = @(t, x) sqrt(2 * input_power_watts / Z0) * Gamma * sin(2 * pi * (x / lambda + freq * t)); % Відбита хвиля
standing_wave_no_att = @(t, x) incident_wave_no_att(t, x) + reflected_wave_no_att(t, x); % Результат інтерференції хвиль

% Хвилі із впливом атенюатора

incident_wave_with_att = @(t, x) sqrt(2 * input_power_watts / Z0) * sin(2 * pi * (x / lambda - freq * t)); % Хвиля що біжить
reflected_wave_with_att = @(t, x) sqrt(2 * input_power_watts / Z0) * attenuation_linear * Gamma * sin(2 * pi * (x / lambda + freq * t)); % Відбита хвиля
standing_wave_with_att = @(t, x) incident_wave_with_att(t, x) + reflected_wave_with_att(t, x); % Результат інтерференції хвиль


max_amplitude_no_att = sqrt(2 * input_power_watts / Z0) * (1 + abs(Gamma)); % Макс. амплітуда без атенюатора
max_amplitude_with_att = sqrt(2 * input_power_watts / Z0) * (1 + attenuation_linear * abs(Gamma)); % Макс. амплітуда з атенюатором

% Анімований графік

figure;
for t = 1:length(time)
    subplot(2, 1, 1);
    plot(x, incident_wave_no_att(time(t), x), 'b', 'LineWidth', 1.5); hold on;
    plot(x, reflected_wave_no_att(time(t), x), 'r', 'LineWidth', 1.5);
    plot(x, standing_wave_no_att(time(t), x), 'k', 'LineWidth', 1.5); hold off;
    legend('Хвиля що біжить', 'Відбита хвиля', 'Стояча хвиля');
    title('Без атенюатора');
    xlabel('t');
    ylabel('W');
    ylim([-max_amplitude_no_att, max_amplitude_no_att]); % Межі осі Y для  амплітуди
    grid on;

   
    subplot(2, 1, 2);
    plot(x, incident_wave_with_att(time(t), x), 'b', 'LineWidth', 1.5); hold on;
    plot(x, reflected_wave_with_att(time(t), x), 'r', 'LineWidth', 1.5);
    plot(x, standing_wave_with_att(time(t), x), 'k', 'LineWidth', 1.5); hold off;
    legend('Хвиля що біжить', 'Відбита хвиля', 'Стояча хвиля');
    title('Із атенюатором');
    xlabel('t');
    ylabel('W');
    ylim([-max_amplitude_with_att, max_amplitude_with_att]); % Межі осі Y для амплітуди
    grid on;

    pause(0.1); % Затримка для анімації
end

% Результати

fprintf('Результати моделювання:\n');
fprintf('Хвильовий опір Z0 = %.2f Ом\n', Z0);
fprintf('Імпеданс навантаження ZL = %.2f Ом\n', ZL);
fprintf('Аттенюатор = %.2f дБ\n', attenuation_dB);
fprintf('|S11| без атенюатора = %.4f\n', S11_no_att);
fprintf('КСХ без атенюатора = %.4f\n', KSV_no_att);
fprintf('Потужність на виході без атенюатора = %.4f Вт\n', output_power_no_att);
fprintf('|S11| з атенюатором = %.4f\n', S11_with_att);
fprintf('КСХ з атенюатором = %.4f\n', KSV_with_att);
fprintf('Потужність на виході з атенюатором = %.4f Вт\n', output_power_with_att);