北邮电磁场实验报告1

1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：201221201221日期：2015.5电磁场与电磁波·实验报告2目录一、实验目的...................................................................................................................................3二、实验原理...................................................................................................................................32.1大尺度路径损耗.................................................................................................................42.2常用的电波传播模型........................................................................................................42.2.1自由空间模型..........................................................................................................42.2.2布灵顿模型..............................................................................................................52.2.3EgLi模型.................................................................................................................52.2.4Hata-Okumura模型.................................................................................................62.3阴影衰落.............................................................................................................................62.4建筑物的穿透损耗.............................................................................................................7三、实验内容...................................................................................................................................7四、数据测量...................................................................................................................................84.1测量环境.............................................................................................................................84.2测量注意事项.................................................................................................................1444.3数据分析.............................................................................................错误!未定义书签。4.3.1主楼1层...............................................................................................................154.3.2主楼3层...............................................................................................................164.3.3主楼5层...............................................................................................................174.3.4主楼7层...............................................................................................................18五、理论分析.................................................................................................................................21六．实验总结和结论.....................................................................................................................21七、任务分工.................................................................................................................................22八、实验心得.................................................................................................................................22电磁场与电磁波·实验报告3一、实验目的1．掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法。2．研究北邮学6楼电磁波辐射强度的分布规律。3．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。4．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。发射机接收机发射天线接收天线无线信道电磁场与电磁波·实验报告42.1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：()[]()10lg(/)ooPLddBPLdndd（n依赖于具体的传输环境）即平均接收功率为：0000()[][]()10lg(/)()[]10lg(/)rtrPddBmPdBmPLdnddPddBmndd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：10lg/32.420lg20lgptrLPPdf其中pL是以Bd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。电磁场与电磁波·实验报告5GfhrhtdLp)lg(20)lg(20)lg(20)lg(40882.2.2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：12040lg20lg20lgptrLdhh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：116.540lg20lgptLdh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。2.2.3EgLi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）其中G是地下修复因子，G反映了地形因素对路径损耗的影响。EgLi模型认为路径损耗同接收点的地形起伏程度h有关，地形起伏越大，则路径损耗也越大。当h用米来测量时，可按下式近似的估计地形的影响：0152.43(1)15150152.43(1)1515015hmhGhmMHzhhmMHz频段频段若将移动台的典型高度值hr=1.5m，代入EgLi模型则有：84.540lg20lg20lgptLdhfG电磁场与电磁波·实验报告62.2.4Hata-Okumura模型该模型也是依据实测