城市環(huán)境下通信信號(hào)穿透損耗的定量研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)城市化進(jìn)程也得到迅猛發(fā)展,城市空域的電磁環(huán)境更為復(fù)雜。通信信號(hào)在空間的傳輸機(jī)制包括直射、透射、反射、衍射,因此通信信號(hào)的衰耗包含直射損耗、透射損耗、反射損耗、衍射損耗。在城市壞境下的無(wú)線通信,通信信號(hào)穿透障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射和透射,使信號(hào)衰減,障礙物對(duì)信號(hào)的透射衰減就是衡量通信質(zhì)量的一個(gè)重要方面。隨著人們對(duì)通信質(zhì)量的要求越來(lái)越高,城市環(huán)境中通信信號(hào)衰減的問(wèn)題也越來(lái)越得到重視。本文旨在研究城市環(huán)境中通信信號(hào)穿透建筑物

2、墻體的透射損耗。
　　 本文研究主旨是基于城市環(huán)境下通信信號(hào)衰減的定量研究,首先通過(guò)對(duì)城市電磁環(huán)境中通信信號(hào)和地物環(huán)境分析,確定被測(cè)物體的類(lèi)型以及被測(cè)信號(hào)頻率范圍。由于障礙物對(duì)信號(hào)衰減的大小主要是由其體積以及等效電參數(shù)來(lái)決定,等效電參數(shù)的變化對(duì)通信信號(hào)的透射衰減起著重要影響,本文介紹了實(shí)地測(cè)量建筑物等效電參數(shù)的幾種方法,重點(diǎn)闡述了利用自由空間測(cè)量法來(lái)測(cè)量通信信號(hào)的透射衰減。采用自由空間法測(cè)量方法建立測(cè)試系統(tǒng),對(duì)頻率在10KHz和

3、3GHz之間的通信信號(hào)進(jìn)行穿透建筑物墻體等障礙物的實(shí)地測(cè)量。根據(jù)頻率的不同選擇對(duì)應(yīng)的天線進(jìn)行測(cè)量,分別對(duì)兩種鋼筋密度不同的建筑物墻體、玻璃幕墻、樹(shù)林進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量。
　　 本文詳細(xì)介紹了時(shí)域有限差分法的基本原理、邊界條件和數(shù)值穩(wěn)定性的問(wèn)題,并利用基于時(shí)域有限差分差分法的XFDTD軟件建立與實(shí)際測(cè)量環(huán)境相仿的電磁模型,通過(guò)程序設(shè)計(jì)和對(duì)軟件參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算,并簡(jiǎn)單討論了仿真計(jì)算過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置問(wèn)題。
　　 通

4、過(guò)透射波與空曠地測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算,得出不同頻率下的該建筑物墻體的透射系數(shù),同時(shí)采用加權(quán)的方法計(jì)算該墻體的等效介電常數(shù)。利用上述的固定頻率下透射系數(shù)和等效介電常數(shù)結(jié)合菲涅爾公式反演其該頻率下的等效電導(dǎo)率,得出建筑物墻體等障礙物的在不同頻率下的等效電導(dǎo)率,通過(guò)曲線擬合繪制出電導(dǎo)率隨頻率變化的曲線,將得到的電導(dǎo)率設(shè)置為計(jì)算機(jī)仿真所需的電磁參數(shù),將仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的比較分析來(lái)驗(yàn)證結(jié)果的正確性,通過(guò)兩種數(shù)據(jù)的比較觀察到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿