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1、电子测量技术第32卷第1期研究与设计ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY2009年1月限定空间无线传播损耗模型的研究马晨马福昌(太原理工大学测控技术研究所太原030024)摘要:本文从一条隧道入手,分析限定空间中电磁波传播的规律,并据此给出相应的数学模型。文中创造性地将矩形隧道分成了2个部分,在近场区电磁波的传播符合自由传播模型;在远场区电磁波的传播类似于波导传播。通过将这2种传播方式结合起来提出一种电磁波在隧道中传播的混合模型,经过软件仿真验证,证明此混合传播模型完全能够准确地描述电磁波在限定空间中的传播模式。指出其相对于其他无线
2、传播损耗预方法的优越性。关键词:限定空间;隧道;无线电波传输;混合模型中图分类号:TP3文献标识码:AResearchofradiopropagationlossmodelinlimitedspaceMaChenMaFuchang(MeasuringandControllingTechnologyInstitute,TaiYuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024)Abstract:Thisarticleisaboutlimitedspace.Takingexamplefortunnel,thelawofradiopro
3、pagationisdiscussedandthemathematicalmodeloflimitedspaceissupplied.Itisshownthatthefreespacepropagationmodelcanbeusedtopredictpropagationlossinfirstpartofthetunnel,whilethemodifiedwaveguildpropagationmodeloffersexcellentpredictofpropagationlossinsecondofthetunnel.Basedonthesoftware
4、simulationmethod,itpsacceptedthattheaccuracyofthehybridmodeldescribingthelawofradiopropagationintunnel.Otherwise,itpspointedthattheadvantageofhybridmodelcontrastingothermodels.Keywords:limitedspace;tunnel;radiopropagation;hybridmodel只有高于波导截止频率的电磁波才能在波导中传播,一般0引言隧道的截止频率大约为几十MHz,而现在用于
5、通信的电磁无线通信技术在当今社会发挥着越来越重要的作用,波的频率要远远超过这个数量级。这个频段的电磁波在其领域几乎覆盖了社会的方方面面。为了完整地掌握在隧道中的传播模式为多模传播。基站周围所有地点处接收信号的平均强度及其变化特点,在发射天线附近的区域,所有可能的传播模式都被激以便为网络覆盖的研究以及整个网络的设计提供理论基励,有很多高次模的存在,每个模式都有其特定的发射方础,建立了电波传播损耗预测模型。利用这些模型,可以向和传播路径,模式数量在理论上有无穷多,因此快衰落估算一些传播环境中的传播损耗和其他相关的参数。现象十分明显;经过一段距离的传播之后,高次模
6、都已经无线传播环境决定了电波传播的损耗,然而由于传播衰减的差不多了,于是进入以基模为主的传播模式,这时[1-2]环境极为复杂,所以在研究建立电波传播预测模型时人们的衰落程度明显减缓。根据测试数据归纳出了基于不同环境的经验模型,供使用上述2段不同衰落发生的地点即所谓的近场区和远者按需取用。但是在这些参考模型中,多以开放的室外环场区,它们是通过菲涅耳(Fresnel)区决定其拐点的。境为主,对于限定空间比如隧道和井下这样的环境却很少如图1所示,根据惠更斯-菲涅耳原理,空间R点处的涉及,因此,有必要为限定空间的无线传播建立一个可供场强是由从T点发出的球面波的波前2
7、上所有子波相干使用的模型。叠加而成的。本文将从理论分析开始建立一个限定空间的电波传由图1可知,因为TP=TP1=,=TPn=R0,所以播损耗预测模型,并进行了仿真分析。RP1=RP+K/2,即P1点和P点的相位相差P;同理RP2=RP+2K/2,即P2点和P点相位相同。这些点在球面上形成1隧道中区域的划分的一系列圆组成了1个圆锥,任意2个圆之间的区域称为假设电波传播的环境是一条隧道。由波导理论可知,菲涅耳区。第一菲涅耳区是以半径r1的圆围住的球面区,#5#第32卷电子测量技术r1和r2的球体之间的区域称为第二菲涅耳区,依此类推。2混合传播之模型由于每个菲涅耳
8、区的相位相差P,则球面上的菲涅耳相邻区域正负轮流变换
