buildingMaterialPermittivity

建物の材料の誘電率と伝導率

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構文

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

説明

[epsilon,sigma,complexepsilon] = buildingMaterialPermittivity(material,fc) は、指定された周波数における指定された材料の実数の比誘電率、伝導率、および複素比誘電率を計算します。

関数 buildingMaterialPermittivity によってモデル化されるメソッドと方程式については、国際電気通信連合勧告 (ITU-R) P.2040-3 [1]に記載されています。

例

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ITU-R P.2040-3 の Table 3 のテキスト分類で定義されているさまざまな建物の材料について、実数の比誘電率と導電率を計算します。

建物の各材料の名前を指定します。

material = ["vacuum","concrete","brick","plasterboard","wood","glass", ...
    "ceiling-board","chipboard","plywood","marble","floorboard","metal"];

周波数を 9 GHz として指定します。実数の比誘電率と導電率の変数を初期化します。次に、建物の各材料について、実数の比誘電率と導電率を計算します。 

fc = 9e9; % 9 GHz

epsilon = ones(size(material));
sigma = ones(size(material));

for i = 1:length(material)
    [epsilon(i),sigma(i)] = buildingMaterialPermittivity(material(i),fc);
end

結果を表に示します。

varNames = ["Material","Real Relative Permittivity","Conductivity"];
table(material',epsilon',sigma',VariableNames=varNames)
ans=12×3 table
       Material        Real Relative Permittivity    Conductivity
    _______________    __________________________    ____________

    "vacuum"                         1                        0  
    "concrete"                    5.24                  0.25766  
    "brick"                       3.91                 0.033826  
    "plasterboard"                2.73                 0.066978  
    "wood"                        1.99                 0.049528  
    "glass"                       6.31                 0.068299  
    "ceiling-board"               1.48                 0.011674  
    "chipboard"                   2.58                  0.12044  
    "plywood"                     2.71                     0.33  
    "marble"                     7.074                  0.04209  
    "floorboard"                  3.66                 0.085726  
    "metal"                          1                    1e+07
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複数の周波数におけるコンクリートの誘電率と導電率をプロットします。

1 GHz ～ 10 GHz の周波数を指定します。実数の比誘電率値と導電率値の変数を初期化します。次に、各周波数について、コンクリートの実数の比誘電率と導電率を計算します。 

fc = 10e9*linspace(1,10);

epsilon = ones(size(fc));
sigma = ones(size(fc));

for i = 1:length(fc)
    [epsilon(i),sigma(i)] = buildingMaterialPermittivity("concrete",fc(i));
end

2 つの y 軸をもつグラフに結果をプロットします。

figure
yyaxis left
plot(fc,epsilon)
ylabel("Real Relative Permittivity")

yyaxis right
plot(fc,sigma)
ylabel("Conductivity (S/m)")

xlabel("Frequency (Hz)")
title("Permittivity and Conductivity of Concrete")

Figure contains an axes object. The axes object with title Permittivity and Conductivity of Concrete, xlabel Frequency (Hz), ylabel Conductivity (S/m) contains 2 objects of type line.

入力引数

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建物の材料。次のオプションを 1 つ以上含む string スカラー、文字ベクトル、string のベクトル、または文字ベクトルの cell 配列として指定します。

  • "vacuum" — 真空

  • "concrete" — コンクリート

  • "brick" — れんが

  • "plasterboard" — 石こうボード

  • "wood" — 木材

  • "glass" — ガラス

  • "ceiling-board" — 天井板

  • "floorboard" — 床板

  • "chipboard" — チップボード

  • "metal" — 金属

  • "marble" — 大理石 (R2024a 以降)

  • "plywood" — 合板 (R2024a 以降)

  • "very-dry-ground" — 非常に乾燥した地面

  • "medium-dry-ground" — 中程度に乾燥した地面

  • "wet-ground" — 湿った地面

例: ["vacuum","brick"]

データ型: char | string | cell

搬送波周波数 (Hz 単位)。非負のスカラーとして指定します。

material を "very-dry-ground"、"medium-dry-ground"、または "wet-ground" として指定する場合、この引数は [1e6, 10e6] の範囲になければなりません。

データ型: double

出力引数

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建物の材料の実数の比誘電率。スカラーまたはベクトルとして返されます。epsilon の出力の次元は、入力引数 material の次元と一致します。実数の比誘電率の計算の詳細については、ITU 建物の材料を参照してください。

建物の材料の伝導率 (S/m)。非負のスカラーまたはベクトルとして返されます。sigma の出力の次元は、入力引数 material の次元と一致します。伝導率の計算の詳細については、ITU 建物の材料を参照してください。

建物の材料の複素比誘電率。複素数値の複素数スカラーまたは行ベクトルとして返されます。complexepsilon の出力の次元は、入力引数 material の次元と一致します。複素比誘電率の計算の詳細については、ITU 建物の材料を参照してください。

詳細

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参照

[1] International Telecommunications Union Radiocommunication Sector. Effects of Building Materials and Structures on Radiowave Propagation Above About 100MHz. Recommendation P.2040. ITU-R, approved August 23, 2023. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.2040/en.

[2] Mohr, Peter J., Eite Tiesinga, David B. Newell, and Barry N. Taylor. “Codata Internationally Recommended 2022 Values of the Fundamental Physical Constants.” NIST, May 8, 2024. https://www.nist.gov/publications/codata-internationally-recommended-2022-values-fundamental-physical-constants.

拡張機能

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バージョン履歴

R2020a で導入

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参考

関数

オブジェクト