北邮电磁场实验报告1.doc

信息与通信工程学院 电磁波与电磁场实验报告 北邮主楼电磁波辐射场强的研究 班 级： 201221 姓 名： 卢日威 张心琪 学 号： 201221 201221 日 期： 2015.5 目录 一、实验目的 3 二、实验原理 3 2.1大尺度路径损耗 4 2.2 常用的电波传播模型 4 2.2.1自由空间模型 4 2.2.2布灵顿模型 5 2.2.3 EgLi模型 5 2.2.4 Hata-Okumura模型 6 2.3阴影衰落 6 2.4建筑物的穿透损耗 7 三、实验内容 7 四、数据测量 8 4.1测量环境 8 4.2测量注意事项 14 4.3数据分析 13 4.3.1 主楼1层 13 4.3.2 主楼3层 14 4.3.3 主楼5层 15 4.3.4 主楼7层 16 五、理论分析 19 六．实验总结和结论 20 七、任务分工 21 八、实验心得 21 一、实验目的 掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法。 研究北邮学6楼电磁波辐射强度的分布规律。 掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗的概念。 通过实地测量和撰写实验报告，加深对电磁场和电磁波基础知识的理解，培养严谨治学的研究态度，提高对实验数据的分析和处理能力。 二、实验原理 无线通信系统有发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号的覆盖区域内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无限工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率、馈线及接头损耗、天线增益、天线架设高度、路径损耗、衰落、接收机高度、人体效应、接收机灵敏度、建筑物的穿透损耗、同波、同频干扰。 2.1大尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。 大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接收功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内还是室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛使用。对于任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： （n依赖于具体的传输环境） 即平均接收功率为： 其中，n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；d0为近地参考距离；d为发射机与接收机（T-R）之间的距离。公式中的横岗表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数—对数时，平均路径损耗或平均接收功率可表示为斜率10ndB/10倍程的直线。n值依赖于特定的传播环境。例如在自由空间，n为2，当有阻挡物时，n比2大。 决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值（对于正态分布中值就是均值）。人们根据不同的地形地貌条件，归纳总结出各种电波传输模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。 2.2 常用的电波传播模型 2.2.1自由空间模型 自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。我们所说的自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。 自由空间模型计算路径损耗的公式是： 其中是以为单位的路径损耗，d是以公里为单位的移动台和基站之间的距离，f是以MHz为单位的移动工作频点或工作频段的频率。 空气的特性近似为真空，因此当发射天线和接收天线距离地面都比较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2.2.2布灵顿模型 布灵顿模型假设发射天线和移动台之间是理想平面大地，并且两者之间的距离d远大于发射天线的高度ht或移动台的高度hr。 布灵顿模型的出发角度是接收信号来自于电波的直射和一次反射，也被叫做“平面大地模型”。 该模型的路径损耗公式为： 单位： d（km） ht（m）hr（m）Lp（dB） 系统设计时一般把接收机高度按典型值hr=1.5m处理，这时的路径损耗计算公式为： 按自由空间模型计算时，距离增加一倍时对应的路径损耗增加6dB，按布灵顿模型计算时，距离增加一倍时对应的路径损耗要增加12dB。 2.2.3 EgLi模型 前述的2个模型都是基于理论计算分析得出的计算公式。EgLi模型则是从大量实测结果中归纳出来的中值预测模型，属于经验模型。 其路径损耗公式为： 单位： d（km） ht（m） hr（m） f（MHz）G（dB） Lp（dB）