EngeeRadars.TwoRayChannel

双波束传播信道是继自由空间信道之后的又一复杂信道，也是最简单的多径传播介质。

自由空间信道模拟的是从点 1 到点 2 的_光束_视线。

在双光束信道中，介质被指定为具有反射平面边界的均质各向同性介质。边界始终设置为 。

从点 1 传播到点 2 的射线最多有两条。第一条光线沿着与自由空间通道相同的视线路径传播。视线路径通常被称为_直线射线_。第二条光线在到达点 2 之前会被边界反射。根据反射定律，反射角等于入射角。在蜂窝电话系统或汽车雷达等短程模拟中，可以假定反射面（地球表面或海洋表面）是平的。

系统对象 EngeeRadars.TwoRayChannel 对两条路径的传播时延、相移、多普勒频移和损耗效应进行建模。对于反射路径，损耗效应包括边界的反射损耗。

下图显示了两条传播路径。从声源位置 和接收器位置 可以计算出两条路径的入射角，即 和 。入射角是入射辐射相对于本地坐标系的位置角和方位角。在这种情况下，本地坐标系与全球坐标系相同。

您还可以计算传播角 和 。在全局坐标中，边界处的反射角与 和 的角度重合。当您使用与角度相关的反射损耗数据时，反射角非常重要。

视距路径 的总路径长度如图所示，等于声源和接收器之间的几何距离。

反射路径的总路径长度为 。 是光源与接收器之间的距离。

在全局坐标系中，您可以很容易地根据到地面的距离和物体的高度推导出路径长度和角度的精确公式。

衰减或双波束信道中的路径损耗是五个分量的乘积 ，其中

每个分量的单位都是幅度，而不是分贝。

信号从边界反射时会产生损耗。通过将电磁场表示为标量场，可以获得地面反射损耗的简单模型。这种方法也适用于声学和声纳系统。

假设 是一个自由空间标量电磁场，其振幅为 ，距离发射器的参考距离为 （例如一米）。距离发射器 处的自由空间传播场的形式为

为视线轨迹。

您可以将地面反射 场表示为

其中 是反射路径的距离。

表示由于地平面反射造成的损耗。要指定 ，请使用 GroundReflectionCoefficient 属性。一般来说， 取决于场的入射角度。目的地的总场是视距场和反射路径场的总和。

对于电磁波，更复杂但更现实的模型是使用极化场的矢量表示法。您可以将入射电场分解为两个分量。一个分量（ ）平行于入射平面。另一个分量 垂直于入射面。这些分量的地面反射系数是不同的，可以用地面磁导率和入射角来表示。

其中 是介质的阻抗。由于地球的磁导率与空气或自由空间的磁导率几乎相同，阻抗比主要取决于电导率的比值

其中 的值是地面的_相对渗透率_，由 *GroundRelativePermittivity*属性给出。角度 是入射角，角度 是边界处的折射角。您可以使用斯涅尔折射定律确定 。

反射后，根据平行分量和垂直分量重建总场。地平面的总衰减 是 和 的组合。

当原点和终点相对静止时，可以将物体的输出 Y 写成 。 是信号延迟， 是自由空间路径损耗。延迟 由 给出。 - 为视距传播路径距离或反射路径距离， 为传播速度。路径损耗：

其中 是信号的波长。

该模型计算信号在大气气体中传播时的衰减。

电磁信号在大气中传播时会衰减。这种效应主要是由于氧气和水蒸气的共振吸收线造成的，氮气的影响较小。

该模型还包括 10 千兆赫以下的连续吸收光谱。

该模型可计算特定衰减（每公里衰减），作为温度、压力、水蒸气密度和信号频率的函数。大气气体模型适用于 1-1000 千兆赫的频率，并适用于极化和非极化场。

每个频率的具体衰减公式：

是复数大气折射率的虚部，由光谱线分量和连续分量组成：

光谱成分由构成局部波段函数的离散光谱项总和 乘以光谱线强度 组成。对于大气中的氧气，每条光谱线的强度等于

对于大气中的水蒸气，每条光谱线的强度为

是干燥空气的压力， 是水蒸气的分压， 是环境温度。压力单位为百帕（hPa），温度单位为开尔文度。水蒸气分压 与水蒸气密度 的关系如下：

大气总压力为 + 。

对于每条氧气线， 取决于两个参数，即 和 。同样，每条水蒸气线取决于两个参数，即 和 。本节末尾的国际电联文件包含这些参数随频率变化的函数表。

局部带宽函数 是频率的复合函数，详见下面的国际电联参考文献。这些函数取决于经验模型参数，参考文献中也给出了这些参数。

为计算路径上窄带信号的总衰减，该函数将特定衰减乘以路径长度， 。然后得出总衰减为 。

您可以将衰减模型应用于宽带信号。首先将宽带信号划分为若干子频带，并对每个子频带进行衰减。然后将所有衰减的子带信号相加，得到总衰减信号。

该模型可计算信号在雾或云中传播时的衰减。

雾和云的衰减是同一种大气现象。使用的国际电联模型是_IRU Recommendation-R P.840-6：云和雾造成的衰减_。该模型计算信号的具体衰减（每公里衰减），作为液态水密度、信号频率和温度的函数。该模型适用于极化和非极化场。各频率下的比衰减公式如下

其中 是液态水的密度，单位为 gm/m3。 代表特定衰减系数，与频率有关。云雾衰减模型适用于 10-1000 千兆赫的频率。比衰减系数的单位为 (dB/km)/(g/m3) 。

为计算路径上窄带信号的总衰减，该函数将比衰减乘以路径长度 。总衰减等于 。

您可以将衰减模型应用于宽带信号。首先将宽带信号划分为若干子频带，并对每个子频带进行窄带衰减。然后将所有衰减的子频带信号相加，得到总衰减信号。

该模型计算信号在降雨区域传播时的衰减。雨水衰减是最主要的衰减机制，各地和每年的情况可能不同。

电磁信号在传播经过降雨区域时会衰减。雨衰减是根据国际电联的雨模型"建议 ITU-R P.838-3：用于预报方法的特定雨衰减模型"计算的。该模型计算信号的比衰减（每公里衰减），作为雨强、标称信号频率、极化和位置角的函数。比衰减（ ）与雨率的函数关系为幂律：

其中 是降雨率。测量单位为毫米/小时。参数 和指数 取决于频率、极化状态和信号路径中的仰角。特定衰减模型适用于 1-1000 千兆赫的频率。

为了计算路径中窄带信号的总衰减，该函数将比衰减乘以有效传播距离 。然后得出总衰减为 。

有效距离是几何距离（ ）乘以比例系数：

其中 是频率。文章"建议 ITU-R P.530-17 (12/2017)：地面视距系统设计所需的传播数据和预测方法"一文中包含了对衰减计算的完整描述。

这些计算中使用的雨率 是长期统计雨率 。这是在 0.01% 的时间内超过的降雨率。统计降雨率的计算方法在"建议 ITU-R P.837-7 (06/2017) "中讨论：用于传播建模的降水特性"中讨论。本文还介绍了如何计算 0.01% 值的其他百分比的衰减。

您可以将衰减模型应用于宽带信号。首先，将宽带信号划分为若干子频带，并对每个子频带进行衰减。然后将所有衰减的子频带信号相加，得出总衰减信号。