# gaspl
大气气体导致的射频信号衰减
函数库: TyCommunication
# 语法
L = gaspl(range, freq, T, P, den)
# 说明
L = gaspl(range, freq, T, P, den) 返回通过大气层传播的信号的衰减 L。
range 代表信号路径的长度。
freq 代表信号的载波频率。
T 代表环境温度。
P 代表大气压力。
den 代表大气中的水蒸气密度。
gaspl 函数应用国际电信联盟（ITU）的大气气体衰减模型 [1] 来计算主要由氧气和水蒸气造成的信号的路径损耗。该模型计算的衰减是环境温度、压力、水蒸气密度和信号频率的函数。
该函数要求信号路径完全包含在一个均匀的环境中：温度 T、大气压力 P 和水蒸气密度 den 不沿信号路径变化。你可以使用雷达工具箱中的 tropopl 和 atmositu 函数来说明大气参数随高度变化的情况。
衰减模型只适用于 1-1000 GHz 的频率。
# 示例
大气层气体衰减频谱
计算大气压力为 101.300 千帕、温度为 15°C 的情况下，1 至 1000 千兆赫的衰减谱。绘制水蒸气密度为 7.5
设置衰减频率。
using TyCommunication
using TyPlot
freq = [1:1000;] * 1e9
假设路径距离为 1 公里。
R = 1000
计算含有水蒸气的空气的衰减。
T = 15
P = 101300.0
W = 7.5
L = gaspl(R, freq, T, P, W)
计算干燥空气的衰减。
L0 = gaspl(R, freq, T, P, 0.0)
绘制衰减图。
semilogy((freq ./ 1e9), vec(L))
hold("on")
semilogy(freq ./ 1e9, vec(L0))
grid()
xlabel("Frequency (GHz)")
ylabel("Specific Attenuation (dB)")
hold("off")
大气气体和自由空间造成的图谱衰减
首先，绘制频率为 1 GHz - 1000 GHz 的大气气体的特定衰减。假设海平面干气压为 101.325e5 kPa，水蒸气密度为7.5
绘制特定的大气气体衰减图
设置大气温度、压力、水蒸气密度。
using TyCommunication
using TyPlot
T = 20.0
Patm = 101.325e3
rho_wv = 7.5
设置传播距离、光速和频率。
km = 1000.0
c = 299792458
freqs = [1:1000;] * 1e9
计算并绘制大气中的气体损失。
loss = gaspl(km, freqs, T, Patm, rho_wv)
semilogy(freqs ./ 1e9, vec(loss))
grid("on")
xlabel("Frequency (GHz)")
ylabel("Specific Attenuation (dB/km)")
绘制实际大气层和自由空间的衰减图
计算自由空间损失和大气气体损失，频率为 10 GHz，范围为 1 至 100 公里。该频率对应于一个 X 波段雷达。然后，绘制自由空间损失和总（大气 + 自由空间）损失。
ranges = [1:100;] * 1000
freq_xband = 10e9
loss_gas = gaspl(ranges, freq_xband, T, Patm, rho_wv)
lambda = c / freq_xband
loss_fsp = fspl(ranges, lambda)
figure()
semilogx(ranges ./ 1000, loss_gas .+ loss_fsp, ranges ./ 1000, loss_fsp)
legend(["Atmospheric + Free Space Loss", "Free Space Loss"], loc="southeast")
xlabel("Range (km)")
ylabel("Loss (dB)")
# 输入参数
range - 信号路径长度非负实值标量 | M×1 的非负实值列向量 | 1×M 的非负实值行向量
用于计算衰减的信号路径长度，指定为非负实值标量或向量。你可以同时指定多个路径长度，单位是米。
示例：[13000.0,14000.0]
freq - 信号频率正实值标量 | N×1 的非负实值列向量 | 1×N 的非负实值行向量
信号频率，指定为正实值标量，或 N×1 的非负实值向量或 1×N 的非负实值行向量。你可以同时指定多个频率。频率必须在 1-1000 GHz 范围内。单位是赫兹。
示例：[1.4e9,2.0e9]
T - 环境温度实值标量
环境温度，指定为一个实值标量。单位是摄氏度。
示例：-10.0
P - 干燥空气压力正实值标量
干燥空气压力，指定为一个正实值标量。单位为帕。海平面的一个标准大气压是 101325 帕。
示例： 101300.0
den - 水蒸气密度非负实值标量
水蒸气密度或绝对湿度，指定为一个非负实值标量。单位为
示例： 4.0
# 输出参数
L - 信号衰减实值 M×N 矩阵
信号衰减，以实值的 M×N 矩阵形式返回。每个矩阵行代表不同的路径，其中 M 是路径的数量。每一列代表一个不同的频率，其中 N 是频率的数量。单位是 dB。
# 更多关于
大气层气体衰减模型
这个模型计算了通过大气气体传播的信号的衰减。
电磁信号在大气层中传播时会发生衰减。这种影响主要是由于氧气和水蒸气的吸收共振线造成的，氮气的贡献较小。该模型还包括一个低于 10 GHz 的连续吸收光谱。国际电联模型建议 ITU-R P.676-10，大气气体的衰减被使用。该模型计算具体的衰减（每公里的衰减），作为温度、压力、水蒸气密度和信号频率的函数。大气气体模型对 1-1000 GHz 的频率有效，适用于极化和非极化场。
每个频率下的特定衰减公式为：
量
光谱成分包括由局部频率带宽函数
对于大气中的水蒸气，每个光谱线的强度为：
P 是干空气压力，W 是水蒸气分压，T 是环境温度。压力单位是百帕斯卡(hPa)，温度单位是开尔文。水蒸气分压 W 与水汽密度 ρ 的关系为：
总的大气压力是 P+W。
对于每个氧气线，
局部频率带宽函数
为了计算沿路窄带信号的总衰减，该函数将特定的衰减乘以路径长度 R，然后，总衰减为
你可以将衰减模型应用于宽带信号。首先，将宽带信号划分为频率子带，并对每个子带进行衰减。然后，将所有被衰减的子带信号相加为总的衰减信号。
# 参考文献
[1] Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union. Recommendation ITU-R P.676-10: Attenuation by atmospheric gases 2013.