主要内容

earthSurfacePermittivity

地球表面材料的介电常数和电导率

自从R2020a

描述

earthSurfacePermittivity函数计算电特性(相对介电常数、电导率和复杂的相对介电常数)的地球表面材料基于方法和方程提出了ITU-R P.527[1]。的earthSurfacePermittivity功能提供了各种语法占特点与指定的表面材料。

例子

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity(“纯净水”,足球俱乐部,临时)计算纯水在指定频率的电特性和温度。纯水,设置必须大于0℃的温度。

例子

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity(“干冰”,足球俱乐部,临时)计算块干冰的电特性在指定的频率和温度。干冰,温度必须小于或等于0℃。

例子

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity(“海水”,足球俱乐部,临时,盐度)计算海水的电特性在指定的频率、温度和盐度。海水的温度必须大于2℃。

例子

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity (“wet-ice”,足球俱乐部,liqfrac)计算湿冰的电特性在指定的频率,和液体水的体积分数。wet-ice,温度为0℃。

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity(“土壤”,足球俱乐部,临时,sandpercent,claypercent,specificgravity,vwc)计算土壤的电特性在指定的频率、温度、含砂率、粘土比例,比重和体积含水量。

例子

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity(“土壤”,___,bulkdensity)设置土壤容重除了输入参数从以前的语法。

例子

(ε,σ,complexepsilon)= earthSurfacePermittivity(“植物”,足球俱乐部,临时,gwc)计算植被的电特性在指定的频率、温度和重量含水量。对植被、温度必须大于或等于-20℃。

例子

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比较的相对介电常数和电导率无盐(zero-salinity)海水纯水。

指定9 GHz的载波频率,温度30℃,盐度为0。

fc = 9 e9;%在赫兹载波频率。temp = 30;盐度= 0;

计算相对介电常数和电导率。

[epsilon_pure_water, sigma_pure_water] = earthSurfacePermittivity (“纯水”、fc、临时);[epsilon_sea_water, sigma_sea_water] = earthSurfacePermittivity (“海水”、fc、临时、盐度);

确认无盐海水和纯净水有平等的相对介电常数和电导率。

isequal (epsilon_pure_water epsilon_sea_water)
ans =逻辑1
isequal (sigma_pure_water sigma_sea_water)
ans =逻辑1

比较的相对介电常数和电导率湿冰没有液态水干冰在0℃。确认结果相差一个微不足道。

指定一个载频12 GHz。

fc = 12 e9;%在赫兹载波频率。

计算湿冰的相对介电常数和电导率为零液态水。

liqfrac = 0;[epsilon_wet_ice_0, sigma_wet_ice_0] = earthSurfacePermittivity (“wet-ice”、fc liqfrac);%设置水体积分数为0。

计算干冰的相对介电常数和电导率在0℃。

temp = 0;[epsilon_dry_ice_0, sigma_dry_ice_0] = earthSurfacePermittivity (“干冰”、fc、临时);%设置温度为0。

比较的相对介电常数和电导率湿冰没有液体干冰在0℃。确认湿冰没有液体和干冰在0℃基本平等的相对介电常数和电导率。

epsilon_wet_ice_0-epsilon_dry_ice_0
ans = 8.8818 e-16
sigma_wet_ice_0-sigma_dry_ice_0
ans = -9.2179 e-16

情节介电常数和电导率和频率为干冰和湿冰。干冰,改变温度。为湿冰,不同液体水的体积分数。通过计算介电常数和电导率值arrayfun应用earthSurfacePermittivity函数的元素排列的输入。

频率= repmat ([0.1、10、20、40、60) * 1 e9, 6日1);temp = repmat ((100:20:0) ', 1、5);liqfrac = repmat ((0:0.2:1) ', 1、5);[epsilon_dry_ice, sigma_dry_ice] = arrayfun (@ (x, y) earthSurfacePermittivity (“干冰”,x, y)、频率、温度);[epsilon_wet_ice, sigma_wet_ice] = arrayfun (@ (x, y) earthSurfacePermittivity (“wet-ice”,x, y)、频率、liqfrac);

显示瓷砖表面情节在指定的范围内。

图tiledlayout (2, 2) nexttile冲浪(温度、频率、epsilon_dry_ice,“FaceColor”,的插值函数)标题(干冰的介电常数)包含(的温度(℃))ylabel (的频率(赫兹))nexttile冲浪(温度、频率、sigma_dry_ice“FaceColor”,的插值函数)标题(干冰的电导率epsilon_wet_ice) nexttile冲浪(liqfrac,频率,“FaceColor”,的插值函数)标题(湿冰的介电常数)包含(“液体分数”)ylabel (的频率(赫兹)sigma_wet_ice) nexttile冲浪(liqfrac,频率,“FaceColor”,的插值函数)标题(“导湿冰”)

图包含4轴对象。坐标轴对象1标题介电常数的干冰,包含温度(℃),ylabel频率(赫兹)包含一个对象类型的表面。坐标轴对象2标题电导率的干冰表面包含一个类型的对象。坐标轴对象3标题湿冰,介电常数包含液体分数,ylabel频率(赫兹)包含一个对象类型的表面。坐标轴对象4标题导湿冰表面包含一个类型的对象。

计算相对介电常数和电导率对各种土壤混合物所定义的文本分类ITU-R P.527,表1。

初始化计算变量为常量值和排列值。

fc = 28 e9;%在赫兹的频率temp = 23;%温度°Cvwc = 0.5;%体积含水量pSand = (51.52;41.96;30.63;5.02);%砂比例pClay = (13.42;8.53;13.48;47.38);%粘土比例sg = (2.66;2.70;2.59;2.56);%比重bd = (1.6006;1.5781;1.5750;1.4758);%体积密度(克/厘米^ 3)

计算相对介电常数和电导率对这些文本分类:砂壤土、粘土、粉砂壤土和粉质粘土。使用arrayfun应用earthSurfacePermittivity函数的元素排列的输入。汇总结果。

(介电常数、电导率)= arrayfun (@ (w x, y, z) earthSurfacePermittivity (“土壤”、fc、临时w, x, y, vwc, z), pSand, pClay, sg, bd);pSilt = 100 - (pSand + pClay);%淤泥百分比soilType = [“砂壤土”;“泥”;“粉砂壤土;“粉质粘土];varNames1 = [“土壤文本分类”;“沙子”;“土”;“淤泥”;“比重”;“体积密度”];varNames2 = [“土壤文本分类”;“介电常数”;“导”];

ITU-R P.527,表1指定了含砂率、粘土比例,比重、容重土壤混合物与这些文本分类。

表(soilType、pSand pClay pSilt, sg, bd,“VariableNames”varNames1)
ans =4×6表粘土砂淤泥土文本分类比重容重___________________________ _____ _____ _____ ___________ _______“砂壤土”51.52 13.42 35.06 41.96 8.53 49.51 2.7 1.5781 2.66 - 1.6006“壤土”“沙壤土”30.63 13.48 55.89 2.59 1.575 5.02 47.38 47.6 2.56 1.4758“粉质粘土”

这些土壤的相对介电常数和电导率文本分类都包含在这个表。

表(soilType、介电常数、电导率,“VariableNames”varNames2)
ans =4×3表土壤介电常数的文本分类电导率___________________________ _______ _______”砂壤土“15.281 - 18.2“壤土”14.563 - 16.998“沙壤土”13.965 - 16.011 12.861 - 14.647“粉质粘土”

计算植被、相对介电常数和电导率和频率不同重量含水量和温度。

计算植被相对介电常数和电导率在指定的设置。

fc = 10 e9;%在赫兹的频率temp = 23;%温度°Cgwc = 0.68;%重量含水量[epsilon_veg, sigma_veg] =earthSurfacePermittivity (“植物”、fc、临时gwc)
epsilon_veg = 20.5757
sigma_veg = 4.9320

计算值必要情节介电常数和电导率通过使用arrayfun应用earthSurfacePermittivity函数的元素排列的输入。

温度范围,计算值绘制介电常数和电导率和频率在0.68重量为植被含水量。

fc = repmat ([0.1、10、20、40、60) * 1 e9, 6日1);gwc1 = 0.68;temp1 = repmat ((20:20:80) ', 1、5);[epsilon_veg_gwc, sigma_veg_gwc] =arrayfun (@ (x, y) earthSurfacePermittivity (“植物”,x, y, gwc1)、fc temp1);

对于一系列重量含水量,计算值绘制介电常数和电导率和频率植被在10°C。

temp2 = 10;gwc2 = repmat ((0.2:0.1:0.7) ', 1、5);[epsilon_veg_tmp, sigma_veg_tmp] =arrayfun (@ (x, z) earthSurfacePermittivity (“植物”temp2, x, z)、fc gwc2);

显示瓷砖表面情节在指定的范围内。

图tiledlayout (2, 2) nexttile冲浪(epsilon_veg_gwc temp1,足球俱乐部,“FaceColor”,的插值函数)标题(植被的介电常数为0.68 gwc”)包含(的温度(℃))ylabel (的频率(赫兹)sigma_veg_gwc) nexttile冲浪(temp1,足球俱乐部,“FaceColor”,的插值函数)标题(植被在0.68 gwc的电导率)nexttile冲浪(gwc2、fc、epsilon_veg_tmp“FaceColor”,的插值函数)标题(植被在10°C的介电常数)包含(“重力含水量”)ylabel (的频率(赫兹))nexttile冲浪(gwc2、fc、sigma_veg_tmp“FaceColor”,的插值函数)标题(植被在10°C的电导率)

图包含4轴对象。坐标轴对象1标题介电常数的植被在0.68 gwc,包含温度(℃),ylabel频率(赫兹)包含一个类型的对象的表面。坐标轴对象2标题电导率的植被在0.68 gwc表面包含一个类型的对象。坐标轴对象3标题植被介电常数在10°C,包含重量含水量,ylabel频率(赫兹)包含一个对象类型的表面。坐标轴对象4标题电导率的植被在10°C包含一个类型的对象的表面。

输入参数

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载波频率在赫兹,指定为一个标量范围(0,1 e12汽油)。

数据类型:

温度°C,指定为一个数字标量。有效的表面温度和相关限制这个表所示。

表面 有效的温度(℃)

纯水

大于0

干冰

小于或等于0

海水

大于或等于2

土壤

任何数字

植被

≥-20

请注意

当wet-ice表面时,温度为0℃。

数据类型:

海水的盐度克/公斤,指定为负的标量。

数据类型:

液体水湿冰的体积分数,指定为一个数值区间[0,1]的标量。

数据类型:

砂比例的土壤,指定为一个数字标量在[0,100]。的总和sandpercentclaypercent必须小于或等于100。

数据类型:

粘土比例的土壤,指定为数字标量在[0,100]。的总和sandpercentclaypercent必须小于或等于100。

数据类型:

土壤的比重,指定为负的标量。比重是土样的质量密度除以质量密度的水在土壤样本。

数据类型:

土壤体积含水量,指定为一个数值区间[0,1]的标量。有关更多信息,请参见土壤水分含量

数据类型:

体积密度,g / cm3的土壤,指定为负的标量。有关更多信息,请参见土壤水分含量

数据类型:

重量含水量的植被,指定为一个数字标量范围(0,0.7)。有关更多信息,请参见土壤水分含量

数据类型:

输出参数

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地球表面的相对介电常数,作为一个非负标量返回。

地球表面的导电性西门子每米(S / m),作为一个非负标量返回。

复杂的地球表面的相对介电常数,作为一个复杂的返回标量计算

complexepsilon=ε- 1σ/(2πfcε0)。

的计算complexepsilon是基于方程(59)和b (9) ITU-R P.527吗[1]fc是GHz的载波频率。ε0ε= 8.854187817 e-12法拉/ m0电常数是介电常数的自由空间。

更多关于

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ITU地形资料

ITU-R P.527[1]提出了方法和方程来计算复杂的相对介电常数在载波频率高达1000 GHz对这些常见的地球表面材料。

  • 海水

  • 干或湿冰

  • 干或湿土(砂、粘土和淤泥)

  • 植被(高于和低于冰点)

所述ITU-R P.527、具体结构分类适用于这些混合物的沙子,粘土,淤泥土与特定的重力和散装密度有关。

土壤指定结构类 砂壤土 壤土 粉砂壤土 粉质粘土

%的沙子

51.52

41.96

30.63

5.02

%粘土

13.42

8.53

13.48

47.38

%淤泥

35.06

49.51

55.89

47.60

比重(ρ年代)

2.66

2.70

2.59

2.56

体积密度(ρb在g / cm3

1.6006

1.5781

1.5750

1.4758

土壤水分含量

土壤含水量是表示在重量或体积的基础上。重量含水量,gwc,是水的质量/干土壤的质量。体积含水量、vwc,是液体水的体积/体积的土壤。体积密度,bulkdensity干土重的比值,土样的体积。之间的关系gwcvwcvwc=gwc×bulkdensity。当没有指定容重,的价值bulkdensity计算通过使用ITU-R P.527 36方程:

bulkdensity= 1.07256 + 0.078886 ln (pSand)+ 0.038753 ln (pClay)+ 0.032732 ln (pSilt),

在哪里

引用

[1]国际电信联盟无线电通信部门。地球表面的电特性。推荐P.527-5。ITU-R,批准2019年8月14日。https://www.itu.int/rec/R-REC-P.527/en。

扩展功能

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

版本历史

介绍了R2020a