北京邮电大学电磁场与电磁波实验报告

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1、信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告题目：校园无线信号场强特性的研究姓名班级学号序号指导老师：日期：2012年4月一、实验目的1二、实验原理11＞电磁波的传播方式12、尺度路径损耗13、阴影衰落24、建筑物的穿透损耗的定义3三、实验内容3四、实验步骤41＞实验对象的选择42、数据采集53、数据录入54、数据处理6五、实验结果与分析71、磁场强度地理分布72、磁场强度统计分布133、建筑物的穿透损耗18六、问题分析与解决181、测量误差分析182、场强分布的研究19七、分工安排19八、心得体会19九、附录：数据处理过程21一.实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正

2、确的测试方法；2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律；3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念；4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系；5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。一.实验原理1、电磁波的传播方式无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，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，是无线工程师所关心的。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，

3、人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。电磁场在空间中的传输方式主要有反射、绕射、散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物休阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体、且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体、树叶、街道、标志、灯柱。2、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受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播

4、模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：FZ（〃）[dB]=FZ（〃0）+10“log（〃/d0）（式1）即平均接收功率为：Pr（J）[dB力打=Pt[dB/]-PL（dO）一lOnlog（d/〃0）=Pr（〃0）[dB间一lOnlog（d/〃0）（式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，dO为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数一对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率IOm/B/10倍

5、程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻扌当物时，n比2大。决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它与接受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，中值是使实验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）。人们根据不同放入地形地貌条件，归纳总结出各种电波传播模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。常用的电波传播模型：1）自山空间模型2）布灵顿模型3）EgLi模型4）Hata-Okumura模型3、阴影衰落在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其它物体对电波的遮挡。在测量过程中，不同位置遇到的建筑

6、物遮挡情况不同，因此接收功率也不同，这样就会观察到衰落现象。由于这种原因造成的衰落也叫“阴影效应”或“阴影衰落”。在阴影衰落的情况下，移动台被建筑物所遮挡，它收到的信号是各种绕射反射，散射波的合成。所以，在距基站距离相同的地方，由于阴影效应的不同，它们收到的信号功率有可能相差很大，理论和测试表明，对任意的d值，特定位置的接受功率为随机对数正态分布即：Pr（〃）［〃3加］=Pr（J）+Xs=Pr（dO）-10nlog（d/〃0）+Xcr（式3）其中，X。为0均值的高斯分布随机变量，单位dB；标准偏差G,单位dB。对数正态分布描述了在传播路径上，具有相同T-R距离时，不同的随机阴

7、影效应。这样利用高斯分布可以方便地分析阴影的随机效应。正态分布，也叫高斯分布，概率密度函数为：2f（兀）=/exp（-"彳））（式4）应用于阴影衰落时，上式中的兀表示某一次测量得到的接收功率，“表示以dB表示的接收功率的均值或中值，表示接收功率的标准羌，单位是dBo阴影衰落的标准差同地形，建筑物类型，建筑物密度等有关，在市区的150MHz频段其典型值是5dB。除了阴影效应外，大气变化也会导致阴影衰落。比如一天中的白天，夜晩，一年中的春夏秋冬，天晴时，下雨时，即使在同一个地点上，也会观察到路径损耗的变化。