Распространение радиоволн ВЧ/Физический ЭМ луч

Концепция ЭМ луча является основой геометрической модели распространения света. Она включает в себя следующие моменты:

• Луч света распространяется по прямой линии в гомогенной среде.
• Луч подчиняется законам отражения и преломления, а также законам дифракции.
• Луч несет энергию. Энергия содержится в пространстве вокруг луча в виде конуса или пирамиды и распространяется вместе с ним. В процессе распространения поперечное сечение конуса (пирамиды) увеличивается, а плотность энергии уменьшается таким образом, чтобы полная энергия оставалась неизменной.

Луч создается первичным источником и передается на вход функции трассировки. При прохождении луча в окрестности контрольной точки, последняя передает характеристики луча области памяти, ассоциированной с данной контрольной точкой.

Луч несет информацию о поле, а также служебную информацию, необходимую для работы модели: {Начало, Направление, Напряженность, Идентификатор, Пробег}

Свойства луча

1. Начало()*;
2. Направление()*;
3. Напряженность();
4. Идентификатор().Источник();
5. Идентификатор().Порядок переотражения();
6. Идентификатор().Грань();
7. Идентификатор().Направление();
8. Идентификатор().Частота();
9. Среда().Погонное затухание()
10. Среда().Коэффициент преломления()
11. Пробег();

*Свойства, заимствованные от Луча

Функции

Отразить(Грань, Точка, Пробег, Угол)

Функция осуществляет геометрическое и физическое построение отраженного луча. Функция меняет свойства луча.

На вход функции принимаются: грань, геометрию которой задают набор точек, физические свойства - коэффициент преломления; точка - место падения луча на грань; пробег - расстояние, пройденное лучом от начала до точки падения; угол - угол падения луча на плоскость.

1. Луч.Начало() $\leftarrow$ Точка
2. Луч.Идентификатор().Порядок переотражения() $\leftarrow$ Луч.Идентификатор().Порядок переотражения() + 1
3. Луч.Идентификатор().Грань() $\leftarrow$ Грань
4. Луч.Пробег() $\leftarrow$ Луч.Пробег + Пробег
5. ${\begin{bmatrix}X_{r}&Y_{r}&Z_{r}\end{bmatrix}}\leftarrow$ Луч.Направление()
6. ${\begin{bmatrix}X_{f}&Y_{f}&Z_{f}\end{bmatrix}}\leftarrow$ Грань.Плоскость().Нормаль()
7. Луч.Направление() $\leftarrow {\begin{bmatrix}X_{r}&Y_{r}&Z_{r}&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&-{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0&X_{f}&0\\0&1&0&0\\-X_{f}&0&{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&-1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0&-X_{f}&0\\0&1&0&0\\X_{f}&0&{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&-{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}$
8. Луч.Напряженность() $\leftarrow$ Напряженность.Уменьшить по пробегу(Пробег, Луч.Напряженность(), Луч.Среда().Погонное затухание())
9. Луч.Напряженность() $\leftarrow$ Напряженность.Уменьшить по отражению(Луч.Напряженность(), Луч.Среда().Коэффициент преломления(), Грань.Коэффициент преломления(Луч.Идентификатор().Частота()), Угол)