文档介绍：信息与通信工程学院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薛钦予 2011210496 2011210496 21 电磁场与电磁波·实验报告第 2页一、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。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:???????? 0 10 log / 0 PL d dB PL d n d d ? ?(式 1) 即平均接收功率为:???????????????? Pr 0 10 log / 0 Pr 0 10 log / 0 d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d ? ????(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 10 ndB /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。电磁场与电磁波·实验报告第 3页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) 自由空间模型 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 Pr s Pr( 0) 10 log( / 0) d dBm d dBm X d dBm n d d X ?? ????(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??,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: 22 1 ( ) ( ) exp( ) 22 x f x ?????? ?(式 4) 应用于阴影衰落时,上式中的 x 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差,单位是 dB 。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