Рек. Мсэ-r p. 1238-4 РЕКОМЕНДАЦИЯ Мсэ-r p. 1238-4 Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования для планирования систем радиосвязи внутри помещений и локальных зоновых радиосетей в частотном диапазоне 900 мгц – 100 ггц

6 Влияние местоположения передатчика и приемника

7 Влияние строительных материалов, оборудования и мебели

Характеристики распространения внутри помещения зависят от отражения от строительных материалов и проникновения сигнала сквозь них. Отражательные свойства и пропускная способность материалов зависят от комплексной диэлектрической проницаемости материалов. Естественно, что в моделях прогнозирования распространения, учитывающих специфику места, в качестве основной исходной информации могут потребоваться данные о комплексной диэлектрической проницаемости строительных материалов, а также о структуре здания.

Значения комплексной диэлектрической проницаемости типичных строительных материалов, полученные экспериментальным путем на частотах 1, 57,5, 78,5 и 95,9 ГГц, представлены в таблице 7. Эти показатели в значительной степени меняются в зависимости от вида материала, но зато мало зависят от частоты в диапазоне 60–100 ГГц, за исключением полового настила, показатели по которому колебались в пределах 10%.

ТАБЛИЦА 7

Комплексная диэлектрическая проницаемость внутренних строительных материалов*

	1 ГГц	57,5 ГГц	70 ГГц	78,5 ГГц	95,9 ГГц
Бетон	7–j0,85	6,5–j0,43	–	–	6,2–j0,34
Легкий бетон	2–j0,5	–	–	–	–
Половой настил (синтетическая смола)	–	3,91–j0,33	–	3,64–j0,37	3,16–j0,39
Штукатурная плита	–	2,25–j0,03	2,43–j0,04	2,37–j0,1	2,25–j0,06
Потолочный настил (минеральная вата)	1,2–j0,01	1,59–j0,01	–	1,56–j0,02	1,56–j0,04
Стекло	6,76–j0,09	6,76–j0,16	6,76–j0,17	6,76–j0,18	6,76–j0,19
Стекловолокно	1,2–j0,1	–	–	–	–
* Значения для стекла получены из уравнений (6a)–(6d). Другие значения получены из измерений.

Эмпирическая формула комплексной диэлектрической проницаемости h стекла для диапазона частот от 0,9 ГГц до 100 ГГц определяется следующим образом:

, (6a)

где:

(6b)

(6c)

, 0,9 ГГц < f < 100 ГГц (6d)

Характеристики отражения и передачи могут оцениваться с помощью коэффициентов отражения и передачи, которые определяются как:

, , , , (6e)

где E – это комплексное значение амплитуды E-полей, а верхние индексы i, r и t означают падающую, отраженную и передаваемую составляющие E-полей, соответственно. Нижние индексы N и P означают составляющие E-поля, нормальные или параллельные плоскости отражения, где плоскость отражения является плоскостью, в которой расположены как падающий, так и отраженный лучи. (См. рисунок 1 с геометрическими построениями.) Падающие и отраженные Е-поля определяются на отражающей поверхности, в то время как передаваемое Е-поле определяется на поверхности, противоположной отражающей поверхности. Опорные направления для E_P, E_N и направление распространения всегда образуют локальную правостороннюю ортогональную координатную систему в этом порядке. Опорные направления E_N для падающих отраженных и передаваемых Е-полей считаются одинаковыми.

Коэффициент отражения для комплексной диэлектрической проницаемости h определяется следующим образом:

(составляющая Е-поля, перпендикулярная
плоскости отражения)

где q – угол между отражающей поверхностью и падающим на нее лучом, как показано на рисунке 1.

Д
(составляющая Е-поля, параллельная плоскости отражения),
ля особого случая, когда падающее Е-поле имеет круговую поляризацию, изменения в амплитуде и фазе принятого сигнала из отраженного Е-поля могут быть представлены с помощью коэффициента отражения R_C для круговой поляризации, определяемого как:

(круговая поляризация)

РИСУНОК 1

Вышеуказанные формулы применимы, когда потери при проникновении в строительный материал настолько велики, что никакая заметная волна не отражается обратно на отражающую поверхность. Если это не так, необходимо учитывать влияние множества внутренних отражений в строительном материале.

Если строительный материал состоит из N диэлектрических плит, а толщина и комплексная диэлектрическая проницаемость m-го слоя (m  1, 2, … N) задаются как d_m и _m, соответственно, то коэффициенты отражения и передачи определяются как:

(8a)–(8d)

Здесь A₀, B₀, F₀ и G₀ определяются из рекуррентных формул следующим образом:

(9a)

(9b)

(9c)

(9d)

(10a)–(10d)

(11a)–(11c)

, , (12a)–(12c)

где:

 : длина волны в свободном пространстве;

_  : угол рефракции в воздухе справа от последней границы плоскости.

Для особого случая, когда имеется только один слой, формулу (8) можно упростить следующим образом:

                 (коэффициент отражения) (13a)

                     (коэффициент передачи), (13b)

где:

а d – это толщина строительного материала. В уравнениях (13a) и (13b)  задается в виде R_N или R_P, в зависимости от поляризации падающего Е-поля.

В миллиметровых диапазонах волн отделка поверхности, как например, покраска, должна рассматриваться как один из диэлектрических слоев.

Зеркальное отражение от различных материалов, из которых сделан пол, таких как половая доска и бетонные плиты, в миллиметровом диапазоне существенно уменьшается, если пол имеет ковровое покрытие с грубой поверхностью. Аналогичного уменьшения можно добиться, если закрыть окна шторами. Поэтому можно ожидать, что конкретное влияние строительных материалов будет возрастать при увеличении частоты.

Помимо структуры самого здания, предметы обстановки и арматура также сильно влияют на характеристики распространения внутри помещения. Эти предметы можно рассматривать как препятствия, а их влияние учтено в модели потерь на трассе, п. 3.

В Дополнении 1 представлен метод расчета характеристик отражения и передачи для многослойных материалов путем использования матричного представления ABCD в качестве альтернативного вычислительного метода.