Канал распространения 2D луча является следующим, подходят в сложности от канала свободного пространства, и самый простой случай многопутевой среды распространения. Канал свободного пространства моделирует прямолинейный путь угла обзора от точки 1 до точки 2. В канале 2D луча носитель задан как гомогенный, изотропный носитель с отражающимся плоским контуром. Контур всегда устанавливается в z = 0. Существует самое большее два распространения лучей от точки 1 до точки 2. Первый путь к лучу распространяет вдоль того же пути угла обзора как в канале свободного пространства (см. phased.FreeSpace Системный объект). Путь угла обзора часто называется прямым путем. Второй луч отражается от контура прежде, чем распространить к точке 2. Согласно Закону Отражения, угол отражения равняется углу падения. В ближних симуляциях, таких как системы сотовой связи и автомобильные радары, можно принять, что отражающаяся поверхность, земля или океанская поверхность, является плоской.

phased.TwoRayChannel и phased.WidebandTwoRayChannel Задержка распространения модели системных объектов, сдвиг фазы, эффект Доплера и эффекты потерь для обоих путей. Для отраженного пути эффекты потерь включают отражательную потерю за пределами.

Фигура иллюстрирует два пути к распространению. От исходного положения, _ss, и положения приемника, _sr, можно вычислить углы падения обоих путей, _θ′los и _θ′rp. Углы падения являются вертикальным изменением и углами азимута прибывающего излучения относительно системы локальной координаты. В этом случае система локальной координаты совпадает с глобальной системой координат. Можно также вычислить углы передачи, _θlos и _θrp. В глобальных координатах угол отражения за пределами совпадает с углами _θrp и _θ′rp. Отражательный угол важен, чтобы знать, когда вы используете зависимые углом данные отражательной потери. Можно определить отражательный угол при помощи rangeangle функция и установка ссылочных осей к глобальной системе координат. Общая длина пути для пути угла обзора показана на рисунке _Rlos, который равен геометрическому расстоянию между источником и приемником. Общей длиной пути для отраженного пути является _{Rrp= R1 + R2}. Количество L является наземной областью значений между источником и приемником.

Можно легко вывести точные формулы для длин пути и углов в терминах наземной области значений и высот объекта в глобальной системе координат.

Потеря затухания или пути в канале 2D луча является продуктом пяти компонентов, _{L = Ltworay LG Lg Lc Lr}, где

Каждый компонент находится в единицах величины, не в дБ.

Потери происходят, когда сигнал отражается от контура. Можно получить простую модель наземной потери отражения путем представления электромагнитного поля как скалярного поля. Этот подход также работает на системы гидролокатора и акустический. Позвольте E быть скалярным электромагнитным полем свободного пространства, имеющим амплитудный _E0 на ссылочном расстоянии _R0 от передатчика (например, один метр). Поле свободного пространства распространения на расстоянии _Rlos от передатчика

для пути угла обзора. Можно описать отраженный о земле E - поле как

где _Rrp является отраженным расстоянием пути. Количество _LG представляет потерю из-за отражения в наземной плоскости. Чтобы задать _LG, используйте GroundReflectionCoefficient свойство. В общем случае _LG зависит от угла установки поля. Если у вас есть эмпирическая информация об угловой зависимости _LG, можно использовать rangeangle вычислить угол установки отраженного пути. Общее поле в месте назначения является суммой полей line-of-sight и reflected-path.

Для электромагнитных волн более сложная, но более реалистическая модель использует векторное представление поляризованного поля. Можно разложить падающее электрическое поле на два компонента. Один компонент, _Ep, параллелен плоскости падения. Другой компонент, _Es, перпендикулярен плоскости падения. Наземные коэффициенты отражения для этих компонентов отличаются и могут быть записаны в терминах наземной проницаемости и угла установки.

где Z является импедансом носителя. Поскольку магнитная проницаемость земли почти идентична тому из воздушного или свободного пространства, отношение импедансов зависит, в основном, от отношения электрической проницаемости

где количество _{ρ = ε2/ε1} является наземной проницаемостью родственника, установленной GroundRelativePermittivity свойство. Угол _θ1 является углом установки и углом _θ2, является углом преломления за пределами. Можно определить _θ2 с помощью закона Поводка преломления.

После отражения все поле восстановлено от параллельных и перпендикулярных компонентов. Общее наземное затухание плоскости, _LG, является комбинацией _Gs и _Gp.

Когда источник и место назначения являются стационарными друг относительно друга, можно записать выход Y из step как Y(t) = F(t-τ)/L. Количество τ является задержкой сигнала и L, является потерей пути свободного пространства. Задержка τ дана R/c. R является или расстоянием пути к распространению угла обзора или отраженным расстоянием пути, и c является скоростью распространения. Потеря пути

где λ является длиной волны сигнала.

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через атмосферные газы.

Электромагнитные сигналы затухают, когда они распространяют через атмосферу. Этот эффект должен, в основном, к линиям резонанса поглощения кислорода и водяного пара с меньшими вкладами, поступающими из газа азота. Модель также включает непрерывный спектр поглощения ниже 10 ГГц. Рекомендация модели ITU ITU-R P.676-10: Затухание атмосферными газами используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) как функция температуры, давления, плотности водяного пара и частоты сигнала. Атмосферная газовая модель допустима для частот от 1-1000 ГГц и применяется к поляризованным и неполяризованным полям.

Формула для определенного затухания на каждой частоте

Количество N"() является мнимой частью комплексного атмосферного явления преломления и состоит из спектрального компонента линии и непрерывного компонента:

Спектральный компонент состоит из суммы дискретных условий спектра, состоявших из локализованной функции пропускной способности частоты, F(f) _i, умноженный на спектральную силу линии, S _i. Для атмосферного кислорода каждая спектральная сила линии

Для атмосферного водяного пара каждая спектральная сила линии

P является сухим давлением воздуха, W является парциальным давлением водяного пара, и T является температурой окружающей среды. Единицы давления находятся в гектопаскалях (гПа), и температурой является в градусах Келвин. Парциальное давление водяного пара, W, связано с плотностью водяного пара, ρ,

Общим атмосферным давлением является P + W.

Для каждой кислородной линии _Si зависит от двух параметров, _a1 и _a2. Точно так же каждая линия водяного пара зависит от двух параметров, _b1 и _b2. Документация ITU, процитированная в конце этого раздела, содержит табулирование этих параметров как функции частоты.

Локализованные функции пропускной способности частоты _Fi(f) являются сложными функциями частоты, описанной в ссылках ITU, процитированных ниже. Функции зависят от эмпирических параметров модели, которые также сведены в таблицу в ссылке.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути, R. Затем общим затуханием является _{Lg= R(γo + γw)}.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через вуаль или облака.

Вуаль и затухание облака являются тем же атмосферным явлением. Модель ITU, Рекомендация ITU-R P.840-6: Затухание из-за облаков и вуали используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр), сигнала как функция жидкой водной плотности, частоты сигнала и температуры. Модель применяется к поляризованным и неполяризованным полям. Формула для определенного затухания на каждой частоте

где M является жидкой водной плотностью в ^gm/m3. Количество _Kl(f) является определенным коэффициентом затухания и зависит от частоты. Модель затухания облака и вуали допустима для частот 10-1000 ГГц. Модули для определенного коэффициента затухания (дБ/км) / ^(g/m3).

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути R. Общим затуханием является _{Lc = Rγc}.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените узкополосное затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через области ливня. Лейтесь дождем затухание является доминирующим исчезающим механизмом и может варьироваться от от местоположения к местоположению и из года в год.

Электромагнитные сигналы ослабляются при распространении через область ливня. Затухание ливня вычисляется согласно модели Recommendation ITU-R P.838-3 ливня ITU: Определенная модель затухания для дождя для использования в методах предсказания. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) сигнала как функция уровня ливня, частоты сигнала, поляризации и угла возвышения пути. Определенное затухание, ɣ _R, моделируется как закон о степени относительно уровня дождя

где R является уровнем дождя. Модули находятся в мм/час. Параметр k и экспонента α зависит от частоты, вида поляризации и угла возвышения пути прохождения сигнала. Определенная модель затухания допустима для частот от 1-1000 ГГц.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на эффективное расстояние распространения, _{эффективность} d. Затем общим затуханием является L = d _effγR.

Эффективное расстояние является геометрическим расстоянием, d, умноженным на масштабный коэффициент

где f является частотой. Статья Recommendation ITU-R P.530-17 (12/2017): данные о Распространении и методы предсказания, требуемые для проекта наземных систем угла обзора, представляют полное обсуждение для вычислительного затухания.

Уровень дождя, R, используемый в этих расчетах, являются долгосрочным статистическим уровнем дождя, R _0.01. Это - уровень дождя, который превышен на 0,01% времени. Вычисление статистического уровня дождя обсуждено в Рекомендации ITU-R P.837-7 (06/2017): Характеристики осадков для моделирования распространения. Эта статья также объясняет, как вычислить затухание для других процентов от значения на 0,01%.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.