文档介绍：电磁场与电磁波实验报告
题目:校园信号场强特性的研究
姓名
班级
学号
序号
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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;
研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律;
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;
通过实地测量,分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系;
研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。
二、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,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体阻挡时发生绕射。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:
(式1)
即平均接收功率为:
(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,d0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-对数时,平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。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:
自由空间模型
布灵顿模型
EgLi 模型
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:
(式3)
其中,Xs 为0 均