Estimation of the influence of the plane wave angle on the values of the electric field intensity in structures with a wall made of solid bricks and hollow bricks

• Autorzy: Choroszucho, Agnieszka

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu kąta padania fali płaskiej na wartości natężenia pola elektrycznego w konstrukcjach ze ścianą wykonaną z cegieł pełnych i cegieł drążonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the article is to analyse the influence of the wall positioning in relation to the incidence of a plane wave on the values of the electric field intensity. The subject of the analysis was an isolated system with a brick wall. Two commonly used types of bricks were considered: solid brick as a homogeneous material and hollow brick (clinker) considered as a heterogeneous material. The performed analysis also took into account various values of the electrical parameters of the ceramic material (permittivity and conductivity), which are used in the calculations. The distribution of the electric field strength generated by a wireless communication system operating at a frequency of 5 GHz is presented. The numerical finite difference time domain (FDTD) method was used. The influence of the drilling on the field intensity values in the area behind the wall is discussed. The obtained results may be useful when estimating the value of the damping coefficient for non-homogeneous materials, taking into account the angle of incidence of the plane wave.

PL

Celem artykułu jest analiza wpływu ustawienia ściany względem kąta padania fali płaskiej na wartości natężenia pola elektrycznego. Przedmiotem analizy był odosobniony układ zawierający ścianę wykonaną z cegieł. Rozpatrzono dwa powszechnie stosowane rodzaje cegieł: cegłę pełną, jako materiał jednorodny oraz cegłę z drążeniami (klinkierową) rozpatrywaną jako materiał niejednorodny. Dokonana analiza uwzględniała także różne wartości parametrów elektrycznych materiału ceramicznego (przenikalności elektrycznej i konduktywności), które są stosowane w obliczeniach. Zaprezentowany został rozkład natężenia pola elektrycznego generowanego przez system komunikacji bezprzewodowej pracujący przy częstotliwości 5 GHz. Zastosowano numeryczną metodę różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD). Omówiono wpływ drążeń na wartości natężenia pola w obszarze za ścianą. Uzyskane wyniki mogą być przydatne przy szacowaniu wartości współczynnika tłumienia dla materiałów niejednorodnych przy uwzględnieniu kąta padania fali płaskiej.

Słowa kluczowe

PL

propagacja fal elektromagnetycznych; metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu; FDTD; komunikacja bezprzewodowa; materiały budowlane

EN

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

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 2
• Strony: 156--160
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Choroszucho, Agnieszka

• Białystok University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Department of Electrical Engineering, Power Electronics and Power Engineering, Wiejska 45D, 15-351 Białystok,

Bibliografia

• [1] Żelkowski M., Dom bezpieczny i inteligentny: Instalacje inteligentne. Budujemy Dom, nr 3, (2008)
• [2] Lebioda J., Inteligentna przyszłość budownictwa. Forbes, (2015)
• [3] Nagy L., FDTD and ray optical methods for indoor wave propagation modeling. Microwave review, no. 7 (2010), 47-53[4] Orfanidis S. J., Electromagnetic waves and antennas, Rutgers University, (2010), www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa
• [5] Landron O., Feuerstein M. J., Rappaport T. S., A comparison of theoretical and empirical reflection coefficients for typical exterior wall surfaces in a mobile radio environment, IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 44 (1996), 341-351
• [6] Tan S. Y., Tan M. Y., Tan H. S., Multipath delay measurements and modeling for interfloor wireless communications, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 49 (2000), no. 4, 1334-1341
• [7] Shah M.A., Hasted J.B., Moore L., Microwave absorption by water in building materials: aerated concrete, British Journal of Applied Physics, Vol. 16 (1965), No. 11, 1747-1754
• [8] Pinhasi Y., Yahalom A., Petnev S., Propagation of ultra wide-band signals in lossy dispersive media, IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems, COMCAS (2008), 1-10
• [9] Taflove A., Hagness S.C., Computational electrodynamics, The Finite–Difference Time–Domain Method. Boston, Artech House, (2005)
• [10] Oskooi A.F., Roundyb D., Ibanescua M., Bermelc P., Joannopoulosa J.D., Johnson S.G., MEEP: A flexible free-software package for electromagnetic simulations by the FDTD method, Computer Physics Communications, Vol. 181 (2010), 687-702
• [11] Stankiewicz J.M., Selection of load impedance in order to maximize the receiver power in the periodic WPT system, Przegląd Elektrotechniczny, 97 (2021), no. 11, 122-127
• [12] PN-EN 771-1:2006 Wymagania dotyczące elementów murowych. Cześć 1: Elementy murowe ceramiczne
• [13] PN-EN 772-16:2001/A1:2005 Metody badań elementów murowych. Część 16: Określenie wymiarów
• [14] PN-EN 772-3:2000 Metody badań elementów murowych – Określenie objętości netto i udziału procentowego drążeńelementów murowych ceramicznych przez ważenie hydrostatyczne
• [15] Stavrou S., Saunders S.R., Review of constitutive parameters of building material, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 1 (2003), 211-215
• [16] Antonini G., Orlandi A., D’elia S., Shielding effects of reinforced concrete structures to electromagnetic fields due toGSM and UMTS systems, IEEE Transactions on Magnetic, 39 (2003), No. 3, 1582-1585
• [17] Sadiku M. N. O., Numerical techniques in electromagnetics. CRS Press LLC. 2nd edition, (2001)
• [18] Stankiewicz J.M., Influence of the coil winding direction on the efficiency of Wireless Power Transfer Systems, Przegląd Elektrotechniczny, 98 (2022), no. 4, 148-153
• [19] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z., The finite element method: it's basis & fundamentals 7th edition, Butterworth Heinemann, 2013
• [20] Aminian A., Rahmat-Samii Y., Spectral FDTD: a novel technique for the analysis of oblique incident plane wave on periodic structures. IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 54 (2006), no. 6, 1818-1825
• [21] Boryssenko A., Boryssenko O., Lishchenko A., Prokhorenko V., Inspection of internal structure of walls by subsurface radar. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 21 (2006), no. 10, 28- 31

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.02.27