城市環(huán)境下通信信號穿透損耗的定量研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展,我國城市化進程也得到迅猛發(fā)展,城市空域的電磁環(huán)境更為復雜。通信信號在空間的傳輸機制包括直射、透射、反射、衍射,因此通信信號的衰耗包含直射損耗、透射損耗、反射損耗、衍射損耗。在城市壞境下的無線通信,通信信號穿透障礙物時會發(fā)生反射和透射,使信號衰減,障礙物對信號的透射衰減就是衡量通信質量的一個重要方面。隨著人們對通信質量的要求越來越高,城市環(huán)境中通信信號衰減的問題也越來越得到重視。本文旨在研究城市環(huán)境中通信信號穿透建筑物

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

3、3GHz之間的通信信號進行穿透建筑物墻體等障礙物的實地測量。根據(jù)頻率的不同選擇對應的天線進行測量,分別對兩種鋼筋密度不同的建筑物墻體、玻璃幕墻、樹林進行了實地測量。
　　 本文詳細介紹了時域有限差分法的基本原理、邊界條件和數(shù)值穩(wěn)定性的問題,并利用基于時域有限差分差分法的XFDTD軟件建立與實際測量環(huán)境相仿的電磁模型,通過程序設計和對軟件參數(shù)的設置進行計算機仿真計算,并簡單討論了仿真計算過程中的關鍵參數(shù)設置問題。
　　 通

4、過透射波與空曠地測量的數(shù)據(jù)進行比較計算,得出不同頻率下的該建筑物墻體的透射系數(shù),同時采用加權的方法計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)結合菲涅爾公式反演其該頻率下的等效電導率,得出建筑物墻體等障礙物的在不同頻率下的等效電導率,通過曲線擬合繪制出電導率隨頻率變化的曲線,將得到的電導率設置為計算機仿真所需的電磁參數(shù),將仿真計算結果與實驗測量結果的比較分析來驗證結果的正確性,通過兩種數(shù)據(jù)的比較觀察到實驗數(shù)據(jù)與仿