北邮场强仪实验报告..docx

电磁场与电磁波实验报告班级：2012211119姓名：学号：姓名：学号：时间：2015年5月3日校园内无线信号场强特性的研究实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法；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试方法，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、实验内容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。对于接收者，只有处在发射信号的覆盖区内，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。(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，无论室内或室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛地采用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示式为：PL(d )[dB] PL(d0 )10n lg(d / d0 ) (5-1)即平均接收功率为：P (d )dBm PdBm PL(d0 )10n log(d / d0 ) P (d0 )dBm10n log(d / d0 ) （5-2）其中，n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；d 0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(5-1)和(5-2)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表示为斜率 10ndB/10倍程的直线。n值取决于特定的传播环境。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播模型。常见的电波传播模型有：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。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：Lp 32.4 20Lgd 20Lgf （5-3）其中 Lp是以 dB为单位的路径损耗，d是以公里为单位的移动台与基站之间的距离，f是以 MHz为单位的移动工作频点或工作频段的频率。空气的特性可近似为真空，因此当发射天线与移动台距离地面都较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。2)布灵顿模型布灵顿模型假设发射天线和移动台之间的地面时理想平面大地，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，此时的路径损耗计算公式为：Lp 120 40Lgd 20Lgt 20Lghr （5-4）其中距离 d的单位是公里，天线高度 ht及 hr的单位是米，路径损耗 Lp的单位是 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：Lp 116.5 40Lgd 20Lght （5-5）按自由空间模型计算时，距离增加一倍时对应的路劲损耗增加 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。3) EgLi模型前述的自由空间模型及布灵顿模型都是基于理论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公式，属于经验模型，其计算式为：Lp?? 88?? 40Lgd?? 20Lght?? 20Lghr?? 20Lgf?? G （5-6）其中路径损耗 Lp的单位是 dB，距离 d的单位是公里，天线高度 ht及 hr的单位是米，工作频率 f的单位是 MHz，地形修正因子 G的单位是 dB。G反应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用来测量时，可按下式近似的估计地形的影响：若将移动台的典型高度值 hr=1.5m代入 EgLi模型，则有：Lp 84.5 40Lgd 20Lght 20Lgf G（5-8）4) Hata-Okumura模型Hata-Okumura模型也是依据实