Exponenta Banner

buildingMaterialPermittivity

Проницаемость и проводимость строительных материалов

свернуть все на странице

Синтаксис

[epsilon,sigma,complexepsilon] = buildingMaterialPermittivity(material,fc)

Описание

пример

[epsilon,sigma,complexepsilon] = buildingMaterialPermittivity(material,fc) вычисляет относительную проницаемость, проводимость и комплексную относительную проницаемость для заданного материала на заданной частоте. Методы и уравнения, смоделированные в buildingMaterialPermittivity функция представлена в Рекомендации ITU-R P.2040 [1].

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Вычислите относительную проницаемость и проводимость на уровне 9 ГГц для различных строительных материалов, как задано текстовыми классификациями в ITU-R P.2040, Таблице 3.

material = ["vacuum";"concrete";"brick";"plasterboard";"wood"; ...
    "glass";"ceiling-board";"chipboard";"floorboard";"metal"];
fc = repmat(9e9,size(material)); % Frequency in Hz
[permittivity,conductivity] = ...
    arrayfun(@(x,y)buildingMaterialPermittivity(x,y),material,fc);

Отобразите результаты в таблице.

varNames = ["Material";"Permittivity";"Conductivity"];
table(material,permittivity,conductivity,'VariableNames',varNames)
ans=10×3 table
       Material        Permittivity    Conductivity
    _______________    ____________    ____________

    "vacuum"                  1                 0  
    "concrete"             5.31           0.19305  
    "brick"                3.75             0.038  
    "plasterboard"         2.94          0.054914  
    "wood"                 1.99          0.049528  
    "glass"                6.27          0.059075  
    "ceiling-board"         1.5         0.0064437  
    "chipboard"            2.58           0.12044  
    "floorboard"           3.66          0.085726  
    "metal"                   1             1e+07
Скрипт Open Live Script

Вычислите относительную проницаемость и проводимость для бетона на заданных частотах.

fc = ((1:1:10)*10e9); % Frequency in Hz
[permittivity,conductivity] = ...
    arrayfun(@(y)buildingMaterialPermittivity("concrete",y),fc);

Постройте относительную проницаемость и проводимость бетона через область значений частот.

figure
yyaxis left
plot(fc,permittivity)
ylabel('Relative Permittivity')
yyaxis right
plot(fc,conductivity)
ylabel('Conductivity (S/m)')
xlabel('Frequency (Hz)')
title('Permittivity and Conductivity of Concrete')

Входные параметры

свернуть все

Строительный материал в виде вектора из строк включая один или несколько из этих опций:

"vacuum""glass""very-dry-ground"
"concrete""ceiling-board""medium-dry-ground"
"brick""floorboard""wet-ground"
"plasterboard""chipboard" 
"wood""metal" 

Пример: ["vacuum" "brick"]

Типы данных: char | string

Несущая частота в Гц в виде положительной скалярной величины.

Примечание

fc должен быть в области значений [1e6, 10e6] когда material "very-dry-ground", "medium-dry-ground" или "wet-ground".

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Относительная проницаемость строительного материала, возвращенного как неотрицательный скалярный или вектор-строка. Выходная размерность epsilon соответствия тот из входного параметра material. Для получения дополнительной информации о расчете для относительной проницаемости, смотрите ITU Строительные материалы.

Проводимость, в Siemens/m, строительного материала, возвратилась как неотрицательный скалярный или вектор-строка. Выходная размерность sigma соответствия тот из входного параметра material. Для получения дополнительной информации о расчете для проводимости, смотрите ITU Строительные материалы.

Объедините относительную проницаемость строительного материала, возвращенного как комплексный скаляр или вектор-строка из комплексных чисел.

Выходная размерность complexepsilon соответствия тот из входного параметра material. Для получения дополнительной информации о расчете для комплексной относительной проницаемости, смотрите ITU Строительные материалы.

Больше о

свернуть все

ITU строительные материалы

Раздел 3 из ITU-R P.2040-1 [1] представляют методики, уравнения, и значения раньше вычисляли действительную относительную проницаемость, проводимость, и объединяли относительную проницаемость в несущих частотах до 100 ГГц для общих строительных материалов.

buildingMaterialPermittivity функционируйте использует уравнения от ITU-R P.2040-1, чтобы вычислить эти значения.

  • Действительная часть относительной проницаемости вычисляется как

    epsilon = afb.

    Расчет epsilon основан на уравнении (58). f является частотой в GHz. Значения для a и b заданы в Таблице 3 от ITU-R P.2040-1.

  • Проводимость в Siemens/m вычисляется как

    sigma = cfd.

    Расчет sigma основан на уравнении (59). f является частотой в GHz. Значения для c и d заданы в Таблице 3 от ITU-R P.2040-1.

  • Комплексная проницаемость вычисляется как

    complexepsilon = epsilon – 1i sigma / (2πfcε0).

    Расчет complexepsilon основан на уравнениях (59) и (9b). f является частотой в GHz. c является скоростью света в свободном пространстве. ε0 = 8.854187817e-12 фарады/м, где ε0 является электрической константой для проницаемости свободного пространства.

Для случаев, где значение b или d является нулем, соответствующим значением epsilon или sigma a или c, соответственно и независимый от частоты.

Содержимое Таблицы 3 от ITU-R P.2040-1 повторяется в этой таблице. Значения a, b, c и d используются, чтобы вычислить относительную проницаемость и проводимость. За исключением известного тремя наземными типами, частотные диапазоны, данные в таблице, не являются жесткими пределами, но показательны из измерений, используемых, чтобы вывести модели. buildingMaterialPermittivity функция интерполирует или экстраполирует относительную проницаемость и значения проводимости для частот, которые падают за пределами отмеченных пределов. Чтобы вычислить относительную проницаемость и проводимость для различных типов земли как функциональные несущие частоты до 1 000 ГГц, смотрите earthSurfacePermittivity функция.

Материальный классДействительная часть относительной проницаемостиПроводимость (S/m)Частотный диапазон (GHz)
abcd

Вакуум (~ воздух)

1

0

0

0

[0.001, 100]

Бетон

5.31

0

0.0326

0.8095

[1, 100]

Кирпич

3.75

0

0.038

0

[1, 10]

Гипсокартон

2.94

0

0.0116

0.7076

[1, 100]

Древесина

1.99

0

0.0047

1.0718

[0.001, 100]

Стекло

6.27

0

0.0043

1.1925

[0.1, 100]

Потолок платы

1.50

0

0.0005

1.1634

[1, 100]

Плата с микросхемами

2.58

0

0.0217

0.78

[1, 100]

Половица

3.66

0

0.0044

1.3515

[50, 100]

Металл

1

0

107

0

[1, 100]

Очень сухая земля

3

0

0.00015

2.52

[1, 10] только (a)

Носитель сушит землю

15

– 0.1

0.035

1.63

[1, 10] только (a)

Влажная земля

30

– 0.4

0.15

1.30

[1, 10] только (a)

Примечание (a): Для трех наземных типов (очень сухой, средний сухой, и влажный), не могут быть превышены отмеченные пределы частоты.

Ссылки

[1] ITU-R P.2040-1. "Эффекты строительных материалов и структур на распространении радиоволны выше 100 МГц". Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (ITU-R). Июль 2015.

Смотрите также

Функции

Объекты

Введенный в R2020a

Документация Communications Toolbox

Поддержка