Exponenta Banner

buildingMaterialPermittivity

Диэлектрическая 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 диэлектрическую проницаемость, проводимость и комплексную относительную диэлектрическую проницаемость для заданного материала при заданной частоте. Методы и уравнения, смоделированные в buildingMaterialPermittivity функция представлена в Рекомендации ITU-R P.2040 [1].

Примеры

свернуть все

Открыть Live Script

Рассчитать относительную диэлектрическую проницаемость и проводимость на 9 ГГц для различных строительных материалов, как определено в текстовых классификациях в P.2040 МСЭ-Р, 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 Live Script

Вычислите 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 области 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')

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

Входные параметры

свернуть все

Строительный материал, заданный как вектор строк или эквивалентный вектор символов или массив ячеек из векторов символов, включая одну или несколько из 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 положительная скалярная величина.

Примечание

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

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Относительная диэлектрическая проницаемость создания материала, возвращаемая в виде неотрицательного скаляра или вектора-строки. Выходная размерность epsilon соответствует параметру входного параметра material. Для получения дополнительной информации об расчете относительной диэлектрической проницаемости см. раздел «Строительные материалы МСЭ».

Проводимость, в Siemens/m, строительного материала, возвращается как неотрицательный скаляр или вектор-строка. Выходная размерность sigma соответствует параметру входного параметра material. Для получения дополнительной информации об расчете проводимости см. раздел «Строительные материалы МСЭ».

Комплексная относительная диэлектрическая проницаемость создания материала, возвращаемая как комплексный скаляр или вектор-строка комплексных чисел.

Выходная размерность complexepsilon соответствует параметру входного параметра material. Для получения дополнительной информации об расчете комплексной относительной диэлектрической проницаемости см. раздел «Строительные материалы МСЭ».

Подробнее о

свернуть все

Создание материалы МСЭ

В разделе 3 P.2040-1 [1] ITU-R представлены методы, уравнения и значения, используемые для вычисления действительной относительной диэлектрической проницаемости, проводимости и комплексной относительной диэлектрической проницаемости при частотах несущих до 100 ГГц для обычных строительных материалов.

buildingMaterialPermittivity функция использует уравнения из P.2040-1 ITU-R, чтобы вычислить эти значения.

  • Действительная часть относительной диэлектрической проницаемости вычисляется как

    epsilon = afb.

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

  • Проводимость в Siemens/m вычисляется как

    sigma = cfd.

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

  • Проницаемость комплекса вычисляется как

    complexepsilon = epsilon – 1 <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> / (2π <reservedrangesplaceholder0> ε0).

    Область расчета complexepsilon основан на уравнениях (59) и (9b). f - частота в ГГц. c - скорость света в свободном пространстве. ε0 = 8.854187817e-12 Farads/m, где ε0 - электрическая константа для диэлектрической постоянной свободного пространства.

Для случаев, когда значение b или d меньше нуля, соответствующее значение epsilon или sigma a или c, соответственно и независимо от частоты.

Содержание таблицы 3 из P.2040-1 ITU-R повторяется в этой таблице. Значения a, b, c и d используются для вычисления относительной диэлектрической проницаемости и проводимости. За исключением трех типов грунта, области значений частот, приведенные в таблице, не являются жесткими пределами, но указывают на измерения, используемые для вывода моделей. buildingMaterialPermittivity функция интерполирует или экстраполирует значения относительной диэлектрической проницаемости и проводимости для частот, которые выходят за пределы указанных пределов. Чтобы вычислить относительную диэлектрическую проницаемость и проводимость для различных типов земли как функциональных несущих частот до 1000 ГГц, смотрите earthSurfacePermittivity функция.

Класс материалаРеальная часть относительной проницаемостиПроводимость (S/m)Частотная область значений (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 сухой грунт

3

0

0.00015

2.52

только [1, 10](a)

Средний сухой грунт

15

– 0.1

0.035

1.63

только [1, 10](a)

Влажный грунт

30

– 0.4

0.15

1.30

только [1, 10](a)

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

Ссылки

[1] P.2040-1 ITU-R. «Эффекты строительных материалов и конструкций на распространение радиоволн выше» 100MHz. Международное объединение электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Июль 2015 года.

Расширенные возможности

.

См. также

Функции

Объекты

Введенный в R2020a

Документация Communications Toolbox

Поддержка