Двухлучевой канал распространения является следующим шагом вверх по сложности от канала свободного пространства и является простейшим случаем многолучевого окружения распространения. Канал свободного пространства моделирует прямолинейный путь наблюдения от точки 1 до точки 2. В двухлучевом канале среда задается как однородная, изотропная среда с отражающим планарным контуром. Значение контура всегда устанавливается на z = 0. Существует не более двух лучей, распространяющихся от точки 1 до точки 2. Первый путь луча распространяется вдоль того же пути видимости, что и в канале свободного пространства. Линейный путь часто называют прямой путь. Второй луч отражается вне контура перед распространением в точку 2. Согласно Закону Отражения, угол отражения равен углу падения. В ближних симуляциях, таких как сотовые коммуникационные системы и автомобильные радары, можно предположить, что отражающая поверхность, земля или поверхность океана, плоская.

The twoRayChannel и widebandTwoRayChannel Системные объекты модели задержку распространения, сдвиг фазы, доплеровский сдвиг и эффекты потерь для обоих путей. Для отраженного пути эффекты потерь включают потери отражения на контуре.

Рисунок иллюстрирует два пути распространения. Из исходной позиции, _ss и позиции приемника, _sr, можно вычислить углы прихода обоих путей, _θ′los и _θ′rp. Углы прихода являются углами повышения и азимута поступающего излучения относительно локальной системы координат. В этом случае локальная система координат совпадает с глобальной системой координат. Можно также вычислить углы передачи, _θlos и _θrp. В глобальных координатах угол отражения на контуре совпадает с углами _θrp и _θ′rp. Угол отражения важно знать, когда вы используете зависящие от угла данные отражений и потерь. Можно определить угол отражения при помощи rangeangle функция и установка ссылочных осей в глобальную систему координат. Общая длина пути для линии визирования показана на рисунке по _Rlos, которая равна геометрическому расстоянию между источником и приемником. Общая длина пути для отраженного пути _{Rrp= R1 + R2}. Количественный L является наземной областью значений между источником и приемником.

Можно легко вывести точные формулы для длин и углов пути с точки зрения области значений земли и высот объектов в глобальной системе координат.

Ослабление или потери пути в двухлучевом канале являются продуктом пяти компонентов, _{L = Ltworay LG Lg Lc Lr}, где

Каждый компонент находится в модулях величины, а не в дБ.

Потери происходят, когда сигнал отражается от контура. Можно получить простую модель потерь отражения земли путем представления электромагнитного поля как скалярного поля. Этот подход также работает для акустических и гидроакустических систем. Позвольте E быть скалярным электромагнитным полем свободного пространства, имеющим амплитуду, _E0 на исходном расстоянии, _R0 от передатчика (например, один метр). Распространяющееся поле свободного пространства на расстоянии _Rlos от передатчика,

для пути видимости. Можно выразить отраженное землей E -поле как

где _Rrp - расстояние отраженного пути. Количество, _LG представляет потерю из-за отражения в плоскости земли. Чтобы задать _LG, используйте GroundReflectionCoefficient свойство. В целом _LG зависит от угла падения поля. Если у вас есть эмпирическая информация об угловой зависимости _LG, можно использовать rangeangle вычислить угол падения отраженного пути. Общее поле в пункте назначения является суммой полей видимости и отраженного пути.

Для электромагнитных волн более сложная, но более реалистичная модель использует вектор представление поляризованного поля. Можно разложить падающее электрическое поле на два компонента. Один компонент, _Ep, параллелен плоскости падения. Другой компонент, _Es, перпендикулярен плоскости падения. Коэффициенты отражения земли для этих компонентов различаются и могут быть записаны с точки зрения проницаемости земли и угла падения.

где Z - импеданс среды. Поскольку магнитная проницаемость Земли почти идентична магнитной проницаемости воздуха или свободного пространства, отношение импедансов зависит, в основном, от отношения электрических проницаемостей

где _{ρ = ε2/ε1} количества является заземленной относительной диэлектрической проницаемостью, заданной GroundRelativePermittivity свойство. Угол _θ1 является углом падения, а угол _θ2 является углом преломления на контуре. Можно определить _θ2 с помощью закона преломления Снелла.

После отражения полное поле восстанавливается из параллельных и перпендикулярных компонентов. Полное затухание наземной плоскости, _LG, является комбинацией _Gs и _Gp.

Когда источник и пункт назначения являются стационарными относительно друг друга, можно записать выход Y от step как Y(t) = F(t-τ)/L. Величина τ является задержкой сигнала, и L является потерями при распространении в свободном пространстве. τ задержки задается R/c. R - это или расстояние пути распространения линии визирования, или расстояние отраженного пути, и c является скоростью распространения. Потери пути

где λ - длина волны сигнала.

Эта модель вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через атмосферные газы.

Электромагнитные сигналы ослабевают, когда они распространяются через атмосферу. Этот эффект вызван в основном линиями поглощения резонанса кислорода и водяного пара с меньшими вкладами, поступающими от газообразного азота. Модель также включает непрерывный спектр поглощения ниже 10 ГГц. Используется модель МСЭ Рекомендация ITU-R P.676-10: Ослабление атмосферными газами. Модель вычисляет удельное ослабление (ослабление на километр) как функцию от температуры, давления, плотности водяного пара и частоты сигнала. Модель атмосферного газа действительна для частот от 1 до 1000 ГГц и применяется к поляризованным и неполяризованным полям.

Формула для определенного ослабления на каждой частоте является

Количественная N"() является мнимой частью комплексной атмосферной рефрактивности и состоит из спектральной линии компонента и непрерывного компонента:

Спектральный компонент состоит из суммы дискретных членов спектра, состоящих из локализованной функции полосы частот, F(f) i, умноженной на интенсивность спектральной линии, _S i. Для атмосферного кислорода каждая спектральная прочность линии

Для атмосферного водяного пара каждая спектральная прочность линии

P - давление сухого воздуха, W - парциальное давление водяного пара, и T - температура окружающей среды. Модули давления находятся в hectoPascals (hPa), а температура в степенях Кельвина. Парциальное давление водяного пара, W, связано с плотностью водяного пара,

Общее атмосферное давление составляет 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, приведенная в конце этого раздела, содержит таблицы этих параметров как функций частоты.

Локализованные функции полосы частот _Fi(f) являются сложными функциями частоты, описанными в ссылках ITU, цитируемых ниже. Функции зависят от эмпирических параметров модели, которые также сведены в таблицу в ссылке.

Чтобы вычислить общее ослабление для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает конкретное ослабление на длину пути, R. Затем общее ослабление _{Lg= R(γo + γw)}.

Можно применить модель ослабления к широкополосным сигналам. Сначала разделите широкополосный сигнал на частотные поддиапазоны и примените ослабление к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные поддиапазонные сигналы в полный ослабленный сигнал.

Эта модель вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через туман или облака.

Туман и затухание облака - одно и то же атмосферное явление. Используется модель ITU, Рекомендация ITU-R P.840-6: Ослабление из-за облаков и тумана. Модель вычисляет удельное ослабление (ослабление на километр) сигнала как функцию от плотности жидкости, частоты сигнала и температуры. Модель применяется к поляризованным и неполяризованным полям. Формула для определенного ослабления на каждой частоте является

где M - плотность жидкой воды в г/м³. Величина _Kl(f) является определенным коэффициентом ослабления и зависит от частоты. Модель ослабления облака и тумана действует для частот 10-1000 ГГц. Модулями для конкретного коэффициента ослабления являются (дБ/км )/( г/м³).

Чтобы вычислить общее ослабление для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает конкретное ослабление на R длины пути. Общее ослабление _{Lc = Rγc}.

Можно применить модель ослабления к широкополосным сигналам. Сначала разделите широкополосный сигнал на частотные поддиапазоны и примените узкополосное ослабление к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные поддиапазонные сигналы в полный ослабленный сигнал.

Эта модель вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через области осадков. Затухание дождя является доминирующим механизмом затухания и может варьироваться от места к месту и от года к году.

Электромагнитные сигналы ослабляются при распространении через область осадков. Ослабление осадков вычисляется согласно модели осадков МСЭ Рекомендация ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления для дождя для использования в методах предсказания. Модель вычисляет удельное ослабление (ослабление на километр) сигнала как функцию скорости осадков, частоты сигнала, поляризации и угла возвышения пути. Конкретное ослабление, ɣ R, моделируется как закон степени относительно скорости дождя

где R - темп дождя. Модули указаны в мм/ч. k параметра и экспонента α зависят от частоты, состояния поляризации и угла возвышения пути сигнала. Специфическая модель ослабления действительна для частот от 1 до 1000 ГГц.

Чтобы вычислить общее ослабление для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает конкретное ослабление на эффективное расстояние распространения, d _eff. Затем общее ослабление составляет L = d _eff γ R.

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

где f - частота. Статья Рекомендация ITU-R P.530-17 (12/2017): Данные о распространении и методы предсказания, необходимые для проекта наземных систем видимости, представляют собой полное обсуждение для вычисления ослабления.

Скорость дождя, R, используемая в этих расчетах, является долгосрочной статистической скоростью дождя, R _0,01. Это уровень дождей, который превышает 0,01% времени. Расчет статистической скорости дождя обсуждается в Рекомендации ITU-R P.837-7 (06/2017): Характеристики осадков для моделирования распространения. В этой статье также объясняется, как вычислить ослабление для других процентов от значения 0,01%.

Можно применить модель ослабления к широкополосным сигналам. Сначала разделите широкополосный сигнал на частотные поддиапазоны и примените ослабление к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные поддиапазонные сигналы в полный ослабленный сигнал.