Propagacja fal elektromagnetycznych w układach zamkniętych

• Autorzy: Choroszucho Agnieszka , Tymiński Jakub , Orzechowski Damian , Druć Gabriela

Warianty tytułu

EN

Propagation of Electromagnetic Waves in Closed Systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu konstrukcji pomieszczenia na rozkład pola elektromagnetycznego. Tego typu analiza jest konieczna w przypadku stosowania komunikacji bezprzewodowej, która jest nieodłączną częścią inteligentnych budynków. Rozpatrzono konstrukcję ze zbrojeniem i bez zbrojenia. Uwzględniono zmienność średnicy zbrojenia w ścianie w celu sprawdzenia deformacji pola elektromagnetycznego. Uwzględniono materiał jednorodny (beton) oraz złożony (beton wraz ze zbrojeniem). W celu wykonania analizy numerycznej zastosowano metodę Finite Difference Time Domain (FDTD). Analiza dotyczyła częstotliwości stosowanej w sieciach bezprzewodowych (Wi-Fi). Wyniki dowodzą, że przy podejściu makroskopowym ściany wykonane z materiału jednorodnego w przewidywalny sposób obniżają jakość sygnału i skutkują równomiernym rozkładem pola elektromagnetycznego. Natomiast materiał niejednorodny (żelbet) może powodować zaniki sygnału lub też lokalnie wzmacniać wartości pola. Struktury niejednorodne wymagają wielowariantowej analizy ze względu na złożoność i różnorodność parametrów materiałowych. Celem niniejszej pracy jest dokładniejsze zrozumie nie zachodzących zjawisk polowych wewnątrz złożonych materiałów budowlanych. Otrzymane wyniki mogą stanowić źródło wiedzy przy ocenie problemów związanych z komunikacją bezprzewodową.

EN

The article presents an analysis of the influence of the room structure on the distribution of the electromagnetic field. This type of analysis is necessary in the case of using wireless communication, which is an inseparable part of intelligent buildings. Structures with and without reinforcement were considered. The variation of the wall reinforcement diameter was taken into account in order to check the deformation of the electromagnetic field. The homogeneous material (concrete) and composite material (concrete with reinforcement) were taken into account. In order to perform the numerical analysis, the Finite Difference Time Domain (FDTD) method was used. The analysis concerned the frequency used in wireless networks (Wi-Fi). The results show that with the macroscopic approach, walls made of homogeneous material predictably reduce the quality of the signal and result in an even distribution of the electromagnetic field. On the other hand, heterogeneous material (reinforced concrete) may cause signal fading or amplify the field values locally. Heterogeneous structures require multivariate analysis due to the complexity and variety of material parameters. The aim of this work is to better understand the field phenomena taking place inside complex building materials. The obtained results can be a source of knowledge for the assessment of problems related to wireless communication.

Słowa kluczowe

PL

komunikacja bezprzewodowa; propagacja fali elektromagnetycznej; materiały budowlane; metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu; FDTD

EN

wireless communication system; electromagnetic wave propagation; building materials; finite difference time domain method; FDTD

• Wydawca: Wydawnictwo "Druk-Art" SC
• Czasopismo: Napędy i Sterowanie
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 24, nr 6
• Strony: 68--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il. rys.

Twórcy

autor

Choroszucho Agnieszka

• Politechnika Białostocka, Wydział Elektryczny

autor

Tymiński Jakub

• Politechnika Białostocka, Wydział Elektryczny

autor

Orzechowski Damian

• Politechnika Białostocka, Wydział Elektryczny

autor

Druć Gabriela

• Politechnika Białostocka, Wydział Elektryczny

Bibliografia

• [1] Taflove A., Hagness S.C.: Computational Electrodynamics: The finite - difference time - domain method. Boston Artech. Hause, 2005.
• [2] Cuińas I., Garcia Sanchez M.: Permittmty and Conductmty Measurements of Building Materials at 5,8 GHz and 41,5 GHz. Wireless Personal Communications: An International Journal, vol. 20, no. 1, pp. 93-100, 2002.
• [3] http://elektroonline.p1/a/7710,inteligentny-dom-i-mieszkanie „Elektrotechnika
• [4] Duntemann J.: Przewodnik po sieciach Wi-Fi. Nakom, Poznań 2006.
• [5] https://botland.com.pl/blog/inteligentny-budynek-nowoczesny-dom-dla-ciebie-i-twojej-rodziny/
• [6] Choroszucho A., Butryło B.: Numeryczna analiza wpływu parametrów elektrycznych ścian wykonanych z betonu na wartości natężenia pola elektrycznego. „Przegląd Elektrotechniczny”, 89, nr 12, pp. 161-164, 2013.
• [7] PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2 - Projektowanie konstrukcji z betonu - Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [8] Berenger J.P.: A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic Wave, J. Comput. Phys., vol. 114, 2, pp. 185-200, 1994.
• [9] Sadiku M.N.O.: Numerical techniques in electromagnetics. CRS Press LLC. 2nd edition, 2001.
• [10] Elsherbeni A.Z., Demir V.: The Finite-Difference Time-Domain Method for Electromagnetics with MATLAB Simulations. SciTech Publishing, Inc, USA, 2009.