Exponenta Banner
exponenta event banner

buildingMaterialPermittivity

Диэлектрическая проницаемость и проводимость строительных материалов

свернуть все на странице

Синтаксис

[epsilon, sigma, complexepsilon] = компоновка Материал Проницаемость (материал, fc)

Описание

пример

[epsilon,sigma,complexepsilon] = buildingMaterialPermittivity(material,fc) вычисляет относительную диэлектрическую проницаемость, проводимость и комплексную относительную диэлектрическую проницаемость для указанного материала на заданной частоте. Методы и уравнения, смоделированные в buildingMaterialPermittivity функции представлены в рекомендации ITU-R P.2040 [1].

Примеры

свернуть все

Открыть сценарий в реальном времени

Рассчитать относительную диэлектрическую проницаемость и проводимость при 9 ГГц для различных строительных материалов в соответствии с текстовыми классификациями в ITU-R P.2040, таблица 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);

Отображение результатов 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
Открыть сценарий в реальном времени

Рассчитать относительную диэлектрическую проницаемость и проводимость бетона на заданных частотах.

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

Постройте график относительной диэлектрической проницаемости и проводимости бетона в диапазоне 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')

Figure contains an axes. The axes with title Permittivity and Conductivity of Concrete contains 2 objects of type line.

Входные аргументы

свернуть все

Строительный материал, указанный как вектор строк, или эквивалентный символьный вектор или массив ячеек символьных векторов, включая одну или несколько следующих 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, заданная как положительный скаляр.

Примечание

fc должен находиться в диапазоне [1e6, 10e6], когда material является "very-dry-ground", "medium-dry-ground" или "wet-ground".

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Относительная диэлектрическая проницаемость строительного материала, возвращаемая как неотрицательный скалярный вектор или вектор строки. Выходная размерность epsilon соответствует значению входного аргумента material. Дополнительные сведения о вычислениях относительной диэлектрической проницаемости см. в разделе Строительные материалы ITU.

Проводимость строительного материала в Siemens/m возвращается в виде неотрицательного скалярного или строчного вектора. Выходная размерность sigma соответствует значению входного аргумента material. Дополнительные сведения о вычислении проводимости см. в разделе Строительные материалы ITU.

Комплексная относительная диэлектрическая проницаемость строительного материала, возвращаемая как комплексный скалярный вектор или вектор строки комплексных значений.

Выходная размерность complexepsilon соответствует значению входного аргумента material. Дополнительные сведения о вычислениях для комплексной относительной диэлектрической проницаемости см. в разделе Строительные материалы ITU.

Подробнее

свернуть все

Строительные материалы МСЭ

В разделе 3 МСЭ-Р P.2040-1 [1] представлены методы, уравнения и значения, используемые для расчета реальной относительной диэлектрической проницаемости, проводимости и комплексной относительной диэлектрической проницаемости на несущих частотах до 100 ГГц для обычных строительных материалов.

buildingMaterialPermittivity функция использует уравнения из ITU-R P.2040-1 для вычисления этих значений.

  • Действительная часть относительной диэлектрической проницаемости рассчитывается как

    epsilon = afb.

    Расчет epsilon основан на уравнении (58). f - частота в ГГц. Значения для a и b указаны в таблице 3 из ITU-R P.2040-1.

  • Проводимость в Siemens/m рассчитывается как

    sigma = cfd.

    Расчет sigma основан на уравнении (59). f - частота в ГГц. Значения для c и d указаны в таблице 3 из ITU-R P.2040-1.

  • Комплексная диэлектрическая проницаемость рассчитывается как

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

    Расчет complexepsilon основан на уравнениях (59) и (9b). f - частота в ГГц. c - скорость света в свободном пространстве. α0 = 8.854187817e-12 Фарадса/м, где α0 - электрическая постоянная для диэлектрической проницаемости свободного пространства.

Для случаев, когда значение b или d равно нулю, соответствующее значение epsilon или sigma является a или c, соответственно и не зависит от частоты.

Содержимое таблицы 3 из ITU-R P.2040-1 повторяется в этой таблице. Значения a, b, c и d используются для вычисления относительной диэлектрической проницаемости и проводимости. За исключением трех типов земли, диапазоны частот, приведенные в таблице, не являются жесткими пределами, а указывают на измерения, используемые для получения моделей. buildingMaterialPermittivity функция интерполирует или экстраполирует относительные значения диэлектрической проницаемости и проводимости для частот, которые выходят за указанные пределы. Чтобы вычислить относительную диэлектрическую проницаемость и проводимость для различных типов заземления как функции несущих частот до 1000 ГГц, см. earthSurfacePermittivity функция.

Класс материалаДействительная часть относительной диэлектрической проницаемостиПроводимость (S/m)Частотный диапазон (ГГц)
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]

Потолочная доска

1.50

0

0.0005

1.1634

[1, 100]

Древесно-стружечная плита

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 (а)

Средний сухой грунт

15

– 0.1

0.035

1.63

[1, 10] только (а)

Мокрый грунт

30

– 0.4

0.15

1.30

[1, 10] только (а)

Примечание a): Для трех типов грунта (очень сухого, среднего сухого и влажного) указанные пределы частоты не могут быть превышены.

Ссылки

[1] ITU-R P.2040-1. «Влияние строительных материалов и конструкций на распространение радиоволны выше 100MHz.» Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Июль 2015 года.

Расширенные возможности

.

См. также

Функции

Объекты

Представлен в R2020a

Документация по инструментам связи

Поддержка