北邮-电磁场与电磁波实验报告-校园内无线信号场强特性研究报告
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北京邮电大学电子工程学院实验中心<电磁场与微波测量实验>实验报告实验名称:无线信号场强特征的研究班级: xxx 学院: xxx组内成员:姓名: xxx 班内序号: 7 学号: xxx 姓名: xxx 班内序号: 8 学号: xxx姓名: xxx 班内序号: 9 学号: xxx 报告撰写人: xxx目录一、实验目的 (2)二、实验原理 (2)1.电波传播方式 (2)2.无线信道中信号衰减 (2)(1)衰落 (2)(2)路径损耗 (2)(3)建筑物的穿透损耗 (4)三、实验内容 (4)四、初步分析与推测 (4)五、数据测量 (5)六、数据处理 (6)1.第一组数据 (6)2.第二组数据 (7)3.第三组数据 (8)4.第四组数据 (9)5.数据处理代码 (9)(1)前四组数据 (9)(2)第五组数据 (12)七、误差分析 (14)八、实验总结 (15)一、 实验目的1. 通过实地测量校园内室内外的无线电信号场强,掌握室内外电磁波传播的规律。
2. 熟悉并掌握无线电中的传输损耗,路径损耗,穿透损耗,衰落等概念。
3. 熟练使用无线电场强仪测试空间电场强的方法。
4. 学会对大量数据进行统计分析,并得到相关传播模型。
二、 实验原理1. 电波传播方式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. 无线信道中信号衰减无线信道中的信号衰减分为衰落,路径损耗,建筑物穿透损耗。
此外还有多径传播的影响。
(1) 衰落移动环境下电波的衰落包括快衰落和慢衰落(又叫阴影衰落),快衰落的典型分布为 Rayleigh 分布或Rician 分布;阴影衰落的典型分布为正态分布,即高斯分布。
北京邮电大学《电磁场实验》校园内无线信号场强特性研究实验报告学院:信息与通信工程学院班级:姓名:学号:班内序号:2016年5月20日目录目录 (1)电磁场实验 (1)校园内无线信号场强特性研究 (1)一、实验目的 (1)二、实验原理 (2)1.大尺度路径损耗 (2)2.阴影衰落 (4)3.建筑物的穿透损耗的定义 (5)三、实验设备 (5)四、实验内容 (5)五、实验步骤 (6)1.选择测量地点和频率 (6)2.测量 (6)3.数据录入 (6)4.数据处理与分析 (6)六、实验结论 (16)七、实验心得体会 (16)1.杨浩田 (16)2.蔡天炜 (16)附录 (17)电磁场实验校园内无线信号场强特性研究一、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、实验原理无线通信系统有发射机、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域内,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,是无限工程师所关心的。
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、同波、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(d B)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:()[]()()010log /0PL d dB PL d n d d =+(式1)即平均接收功率为:()[][]()()()[]()Pr 010log /0Pr 010log /0d 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,d 0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。
北邮电磁场实验报告北邮电磁场实验报告引言:电磁场是现代科学中非常重要的一个概念,它对于理解和应用电磁现象具有重要意义。
本次实验旨在通过测量电磁场的强度和方向,探究电磁场的基本特性,并验证电磁场的作用规律。
实验仪器和原理:本次实验使用的仪器包括电磁场强度测量仪、磁力计和直流电源。
电磁场强度测量仪是一种用于测量电磁场强度的仪器,它利用霍尔效应原理测量磁场的大小。
磁力计则是用于测量磁场方向的仪器,它利用磁力对物体的作用原理进行测量。
实验过程和结果:首先,我们将电磁场强度测量仪放置在电磁场中,调整其位置和角度,使其能够测量到电磁场的强度。
然后,通过调节直流电源的电流大小,我们可以改变电磁场的强度。
在不同电流下,我们分别测量了电磁场的强度,并记录下来。
接下来,我们使用磁力计来测量电磁场的方向。
将磁力计放置在电磁场中,调整其位置和角度,使其能够测量到电磁场的方向。
然后,通过改变直流电源的电流方向,我们可以改变电磁场的方向。
在不同电流方向下,我们分别测量了电磁场的方向,并记录下来。
通过实验测量,我们得到了一系列关于电磁场强度和方向的数据。
根据这些数据,我们可以绘制出电磁场的强度和方向分布图。
从分布图中,我们可以看出电磁场的强度随着距离的增加而减小,同时电磁场的方向沿着电流方向形成环状分布。
讨论和分析:通过实验数据的分析,我们可以得出以下结论:电磁场的强度与电流大小成正比,即电流越大,电磁场强度越大;电磁场的方向与电流方向一致,即电流方向决定了电磁场的方向。
这一结论与安培定律相吻合,即安培定律指出电流元产生的磁场与电流元的方向垂直,并且随着距离的增加而减小。
而我们的实验结果也验证了这一规律。
此外,我们还发现电磁场的强度和方向与测量位置和角度有关。
在实验中,我们调整了测量仪器的位置和角度,使其能够准确测量电磁场的强度和方向。
这说明在实际应用中,我们需要合理选择测量位置和角度,以获得准确的测量结果。
结论:通过本次实验,我们深入了解了电磁场的基本特性,并验证了安培定律。
电磁场与电磁波实验报告姓名:陈佳熠学号:2012210970姓名:宋周锐学号:2012210971姓名:王健恒学号:2012210972摘要 (3)关键字 (3)实验目的 (3)实验要求 (3)实验仪器 (4)问题分析 (4)实验步骤 (5)实验结果 (8)实验结论 (17)心得体会 (17)参考文献 (17)附录 (18)校园内无线信号场强特性的研究[摘要]使用无线电场强仪测试北京邮电大学校园内室内外的无线电场强值,利用典型环境对典型的信号衰减模型做匹配,比较理论值与实际值的差异,进行误差分析。
[关键字]无线电场强信号衰减模型误差分析[实验目的]1、通过实地测量校园内室内外的无线电信号场强值,掌握室内外电波传播的规律;2、熟悉并掌握无线电中的传输损耗、路径损耗、穿透损耗、衰落等概念;3、熟悉使用无线电场强仪测试空间电场强度的方法;4、学会对大量数据进行统计分析,并得到相关传播模型。
[实验要求]利用DS1131场强仪,实地测量信号场强1)根据不同的地形地貌条件,归纳总结各种环境条件下可能采用的各种电波传播模型。
在数据测试前,先用理论模型在理论上对待侧区域进行分析。
根据不同的地形地貌条件,归纳出电波传播模型,如表3-15所示。
理论模型适用的物理场景自由空间理论模型发射天线与接收台之间不存在影响电波传播的物体布灵模型理想平面大地HaTa-Okumura模型移动台高度为h = 1.5m 时EgLi模型地形起伏地区(2)观测波段和实验地点的确定1)例如选择频段:940MHz 或其他。
2)地点:可以选择例如操场地面开阔,遮挡物较少,空间相对开放;教学楼里开阔地带;研究阴影衰落相当合适;用来研究建筑物穿透损耗的地带。
(3)数据的测量。
第一组数据在空间开放区域,地点自行选择,每半个波长测量一个数据,每个地点的数据应该在50-100个。
(4)第二组数据可以选在室内,例如,楼道或房间,仍以半个波长为单位记录数据,并进行数据处理。
北邮电磁场实验报告北邮电磁场实验报告引言:电磁场是物理学中非常重要的一个概念,它涉及到电荷、电流和磁性物质之间的相互作用。
为了更好地理解电磁场的特性和行为,我们进行了一系列的实验。
本报告将详细介绍我们在北邮进行的电磁场实验及其结果。
实验一:静电场与电势分布在这个实验中,我们使用了一对带电的金属板,通过改变金属板的电荷量和距离,观察了电势分布的变化。
实验结果显示,电势随距离的增加而逐渐降低,符合电势随距离平方反比的规律。
此外,我们还观察到电势在金属板附近的区域呈现出均匀分布的特点。
实验二:磁场与磁力线在这个实验中,我们使用了一根通电导线和一块磁铁,通过改变电流的方向和大小,观察了磁场的行为。
实验结果显示,磁铁产生的磁场呈现出环形磁力线的分布。
当通电导线与磁铁相互作用时,导线会受到磁力的作用,其受力方向与电流方向、磁场方向之间存在一定的关系。
实验三:电磁感应与法拉第电磁感应定律在这个实验中,我们使用了一根通电导线和一个线圈,通过改变导线中的电流和线圈的位置,观察了电磁感应现象。
实验结果显示,当导线中的电流改变时,线圈中会产生感应电流。
根据法拉第电磁感应定律,感应电流的大小与导线中电流变化的速率成正比。
此外,我们还观察到线圈中感应电流的方向与导线中电流变化的方向存在一定的关系。
实验四:电磁波的传播在这个实验中,我们使用了一个发射器和一个接收器,通过改变发射器的频率和接收器的位置,观察了电磁波的传播行为。
实验结果显示,电磁波以波动的形式传播,其传播速度与真空中的光速相同。
此外,我们还观察到电磁波的频率与波长之间存在一定的关系,即频率越高,波长越短。
结论:通过以上实验,我们对电磁场的特性和行为有了更深入的了解。
我们发现电磁场的行为符合一系列的规律和定律,如电势随距离平方反比、磁力线的环形分布、法拉第电磁感应定律等。
这些规律和定律为我们理解电磁场的本质和应用提供了重要的指导。
同时,我们也意识到电磁场在日常生活中的广泛应用,如电磁感应用于发电机、电磁波用于通信等。
电磁场与微波测量实验报告学院:电子工程学院班级:2011211204执笔人:学号:2011210986组员: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:()[]()()=+010log/0PL d dB PL d n d d即平均接收功率为:()[][]()()()[]() =--=-Pr010log/0Pr010log/0d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d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。
电磁场实验校园内无线信号场强特性的研究学院:信息与通信工程学院班级:姓名:学号:班内序号: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测试方法;2、研究校园内不同环境下阴影衰落的分布规律;3、熟练使用DS1131场强仪实地测试信号场强的方法;4、学会对大量数据进行统计分析和处理,进而得出实验结论。
二、实验原理1、三种基本电波传播机制影响电波在空间传播的三种最基本的机制为反射﹑绕射﹑散射。
当电磁波传播遇到比其波长大得多的物体时,发生反射。
当接收机和发射机之间无线路径被尖利的边缘阻挡时会发生绕射。
散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体,比如树叶﹑街道标志和灯柱等都会引发散射。
2、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,这就叫“阴影效应”或“阴影衰落”。
在阴影衰落的情况下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。
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,它的概率密度函数是:应用于阴影衰落时,上式中的 D_Dd__________áðϨdB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150MHz频段其典型值是5dB。
除了阴影效应外,大气变化也会导致阴影衰落。
比如一天中的白天,夜晚,一年中的春夏秋冬,天晴时,下雨时,即使在同一个地点上,也会观察到路径损耗的变化。
但在测量的无线信道中,大气变化造成的影响要比阴影效应小的多。
电磁场与电磁波实验报告题目:校园无线信号场强特性的研究班级:成员:时间:2019.5目录一、实验目的 (3)二、实验内容 (3)三、实验原理 (3)四、实验步骤 (4)1. 实验对象选取 (4)2. 实验数据采集 (6)五、实验数据 (6)1. 实验数据 (6)3.数据处理流程图 (7)六、实验结果与分析 (8)1. 教二外侧东侧 (8)2. 教二外侧西侧 (10)3. 教二外侧南侧 (12)4. 教二外侧北侧 (14)5. 教二楼外侧全部数据 (16)6.实验数据汇总 (17)七、实验问题及解决方法 (19)八、实验总结 (19)成员分工: (19)实验心得: (19)九、附录 (20)实验代码 (20)调查问卷 (22)频谱特性测量演示实验问卷 (22)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1.利用DS1131场强仪,实地测量信号场强。
2.在室外或者室内条件下,阴影衰落服从的分布规律,并且画出概率分布柱状图和累积分布曲线,求出具体分布参数如均值和标准差。
三、实验原理【阴影衰落】背景知识: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,只有处在发射信号覆盖的区域内,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。
决定覆盖区大小的因素主要有: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。
理论原理:此次实验,我们研究的是建筑物外围的阴影衰落服从的分布规律,故此处主要说明阴影衰落相关原理。
校园内无线信号场强特性的研究实验报告班级:姓名:学号:一.实验目的:1.掌握在移动环境下衰落的概念以及正确测量方法;2.研究校园内不用环境下阴影衰落的分布规律;3.掌握室内环境下场强的正确测量方法,理解建筑物穿透损耗概念;4.通过实地测量,分析建筑物穿透损耗随频率变化的关系;5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系;二.实验原理: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。
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)+10nlog(d/d0)即平均接收功率为:Pr(d)[dBm]=Pt[dBm]-PL(d0)-10nlog(d/d0)=Pr(d0)[dBm]-10nlog(d/d0) 其中,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(T-R)之间的距离。
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。
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。
校园内无线信号场强特性的研究目录【实验目的】 (2)【实验原理】 (2)【实验仪器】 (5)【实验步骤】 (5)1.实验对象的选择 (5)2.数据采集 (6)3. 数据录入 (6)4. 数据处理 (7)5.实验数据 (7)6.数据处理结果 (7)(1)实验代码(以教二室外为例) (7)(2)实验生成图像: (11)【数据分析】 (30)【实验结论】 (32)【心得体会】 (32)【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. 掌握在室内环境下的场强的正确测试方法,理解建筑物穿透损耗概念。
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。
【实验原理】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)+10nlog(d/d0)即平均接收功率为:___Pr(d)[dBm]=Pt[dBm]-PL(d0)-10nlog(d/d0)=Pr(d0)[dBm]-10nlog(d/d0)其中,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(T-R)之间的距离。
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。
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:(1)自由空间模型(2)双径模型(3)Hata模型(4)Hat-cost231模型(5)Okumura 模型2.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(d)[dBm]=Pr(d)[dBm]+Xσ= Pr(d0)[dBm]-10nlog(d/d0)+ Xσ其中,Xσ为0 均值的高斯分布随机变量,单位为dB,标准偏差为σ,单位也是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,它的概率密度函数是: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,m 表示以dB 表示的接收功率的均值或中值,σ 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150MHz 频段其典型值是5dB。
除了阴影效应外,大气变化也会导致阴影衰落。
比如一天中的白天,夜晚,一年中的春夏秋冬,天晴时,下雨时,即使在同一个地点上,也会观察到路径损耗的变化。
但在测量的无线信道中,大气变化造成的影响要比阴影效应小的多。
下面是阴影衰落分布的标准差,其中σ s (dB)是阴影效应的标准差。
3.建筑物的穿透损耗的定义建筑物穿透损耗的大小对于研究室内无线信道具有重要意义。
穿透损耗又称大楼效应,一般指建筑物一楼内的中值电场强度和室外附近街道上中值电场强度dB 之差。
发射机位于室外,接收机位于室内,电波从室外进入到室内,产生建筑物的穿透损耗,由于建筑物存在屏蔽和吸收作用,室内场强一定小于室外的场强,造成传输损耗。
室外至室内建筑物的穿透损耗定义为:室外测量的信号平均场强减去同一位置室内测量的信号平均场强。
用公式表示为:P是穿透损耗,单位是dB,P j是在室内所测的每一点的功率,单位是dBμv,共M 个点,P i是在室外所测的每一点的功率,单位是dBμv,共N个点。
【实验仪器】DS1131场强仪一台【实验步骤】1.实验对象的选择根据实验目的和研究对象,我们组决定同时进行室内和室外的信号测量。
经过讨论,确定测量地点为教二和教四的室内外,因为两栋教学楼建筑结构差异不大,其建筑俯视图均为矩形,但周围环境又有所不同,所以可将两者的室内及室外的测量数据进行对比,方便数据整理和得出结论。
选择频率时,由于实验要求只有大于-75dbmw的数据才是有效的实验数据,因为测量的仪器本身就有一定的干扰和误差,小于-75dbmw的数据没有参考价值,所以我们选择了100.6Mhz频段,此信号强度较大,且有起伏变化,在学校里大部分区域的信号强度都能满足要求。
2.数据采集利用场强测量仪DS1131对无线信号的功率值进行测量,在100.6MHZ的频率下,半波长为1.49m,每走两三步读一次数,并进行记录。
按照测量地点来分组,我们在两栋教学楼(教2和教4)的室内外一共测量了10组数据,测量室外数据采用的方法是围绕建筑物测量一周。
测量室内数据采用的方法是:测教室时围绕四面墙壁一周,重点测量窗口附近和墙角等特殊地点,以及在房间中央取几十个点;测走廊时,从一端走到另一端,每走两三步读一次数,并进行记录。
具体测量的相关信息如下:天气情况:晴朗频点选择:100.6MHZ测量地点:(1)教二外围一圈,包括东南西北四条道路。
(2)教二1楼的走廊(3)教二5楼的走廊(4)教二5楼东面天台(5)教二5楼西面天台(6)教四外围一圈,包括东南西北四条道路(7)教四1楼的走廊(8)教四2楼的走廊(9)教四东面的教室202(10)教四4楼的走廊3. 数据录入将测量得到的数据填入Excel表格,把不同地点得到的数据放在不同的表格中,并按照数据采集的顺序录入。
其中特殊的地点或场强变化明显的地点,特意用不同颜色字体标注了出来。
4. 数据处理实验测得的数据比较多,大概有700个左右,在处理时用Matlab R2009a软件来处理用EXCEL录入的数据,对数据进行样本与概率密度曲线分析,累积概率分布分析,计算最大值,最小值,均值,中值,标准差等数值,并做图直观分析。
5.实验数据具体实验数据见附录。
6.数据处理结果(1)实验代码(以教二室外为例)clear all;close all;south_w2e=xlsread('data.xlsx','south_w2e');south_w2e2=reshape(south_w2e,1,21);south_w2e3=[south_w2e2,zeros(1,21),[1:21]];south_w2e3=reshape(south_w2e3,21,3);figure(1)subplot(1,2,1);histfit(south_w2e2);%»-Öù״ͼaxis([20,80,0,15]);grid on;str={'½Ì¶þÍâÄϲàÎ÷Ïò¶«'; 'µçƽ·Ö²¼'};title(str);xlabel('µçƽֵ(-dBmw)');ylabel('Ñù±¾ÊýÁ¿(¸ö)');legend('ʵ¼ÊÑù±¾·Ö²¼','ͳ¼Æ¸ÅÂÊ·Ö²¼');subplot(1,2,2);[h_south,stats_south] = cdfplot(south_w2e2)%»-ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼Í¼axis([20,80,0,1]);hold on;% south_w2emean=num2str(s1.mean);% south_w2estd=num2str(s1.std);text(58,0.27,['×îСֵ= ',num2str(stats_south.min)]);text(58,0.21,['×î´óÖµ= ',num2str(stats_south.max)]);text(58,0.15,['¾ùÖµ= ',num2str(stats_south.mean)]);text(58,0.09,['ÖÐÖµ= ',num2str(stats_south.median)]);text(58,0.03,['±ê×¼²î= ',num2str(stats_south.std)]);title(' ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼');north_w2e=xlsread('data.xlsx','north_w2e');north_w2e2=reshape(north_w2e,1,27);north_w2e3=[north_w2e2,zeros(1,27),[1:27]];north_w2e3=reshape(north_w2e3,27,3);figure(2)subplot(1,2,1);histfit(north_w2e2);%»-Öù״ͼaxis([20,80,0,15]);grid on;str={'½Ì¶þÍâ±±²àÎ÷Ïò¶«'; 'µçƽ·Ö²¼'};title(str);xlabel('µçƽֵ(-dBmw)');ylabel('Ñù±¾ÊýÁ¿(¸ö)');legend('ʵ¼ÊÑù±¾·Ö²¼','ͳ¼Æ¸ÅÂÊ·Ö²¼');subplot(1,2,2);[h_north,stats_north] = cdfplot(north_w2e2)%»-ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼Í¼axis([20,80,0,1]);hold on;% south_w2emean=num2str(s1.mean);% south_w2estd=num2str(s1.std);text(58,0.27,['×îСֵ= ',num2str(stats_north.min)]);text(58,0.21,['×î´óÖµ= ',num2str(stats_north.max)]);text(58,0.15,['¾ùÖµ= ',num2str(stats_north.mean)]);text(58,0.09,['ÖÐÖµ= ',num2str(stats_north.median)]);text(58,0.03,['±ê×¼²î= ',num2str(stats_north.std)]);title(' ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼');east_s2n=xlsread('data.xlsx','east_s2n');east_s2n2=reshape(east_s2n,1,11);east_s2n3=[east_s2n2,zeros(1,11),[1:11]];east_s2n3=reshape(east_s2n3,11,3);figure(3)subplot(1,2,1);histfit(east_s2n2);%»-Öù״ͼaxis([20,80,0,15]);grid on;str={'½Ì¶þÍâ¶«²àÄÏÏò±±'; 'µçƽ·Ö²¼'};title(str);xlabel('µçƽֵ(-dBmw)');ylabel('Ñù±¾ÊýÁ¿(¸ö)');legend('ʵ¼ÊÑù±¾·Ö²¼','ͳ¼Æ¸ÅÂÊ·Ö²¼');subplot(1,2,2);[h_east,stats_east] = cdfplot(east_s2n2)%»-ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼Í¼axis([20,80,0,1]);hold on;text(58,0.27,['×îСֵ= ',num2str(stats_east.min)]);text(58,0.21,['×î´óÖµ= ',num2str(stats_east.max)]);text(58,0.15,['¾ùÖµ= ',num2str(stats_east.mean)]);text(58,0.09,['ÖÐÖµ= ',num2str(stats_east.median)]);text(58,0.03,['±ê×¼²î= ',num2str(stats_east.std)]);title(' ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼');west_s2n=xlsread('data.xlsx','west_s2n');west_s2n2=reshape(west_s2n,1,14);west_s2n3=[west_s2n2,zeros(1,14),[1:14]];west_s2n3=reshape(west_s2n3,14,3);figure(4)subplot(1,2,1);histfit(west_s2n2);%»-Öù״ͼaxis([20,80,0,15]);grid on;str={'½Ì¶þÍâÎ÷²àÄÏÏò±±'; 'µçƽ·Ö²¼'};title(str);xlabel('µçƽֵ(-dBmw)');ylabel('Ñù±¾ÊýÁ¿(¸ö)');legend('ʵ¼ÊÑù±¾·Ö²¼','ͳ¼Æ¸ÅÂÊ·Ö²¼');subplot(1,2,2);[h_west,stats_west] = cdfplot(west_s2n2)%»-ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼Í¼axis([20,80,0,1]);hold on;% south_w2emean=num2str(s1.mean);% south_w2estd=num2str(s1.std);text(58,0.27,['×îСֵ= ',num2str(stats_west.min)]);text(58,0.21,['×î´óÖµ= ',num2str(stats_west.max)]);text(58,0.15,['¾ùÖµ= ',num2str(stats_west.mean)]);text(58,0.09,['ÖÐÖµ= ',num2str(stats_west.median)]);text(58,0.03,['±ê×¼²î= ',num2str(stats_west.std)]);title(' ÀÛ»ý¸ÅÂÊ·Ö²¼');figure(5)subplot(2,2,1);surf(south_w2e3');%»-Ë¥ÂäÇ¿¶Èͼtitle('½Ì¶þÄϲàÎ÷Ïò¶«µçƽ·Ö²¼');axis([1,21,1,2]);caxis([20 80]);colorbar('horiz');subplot(2,2,3);surf(north_w2e3');%»-Ë¥ÂäÇ¿¶Èͼtitle('½Ì¶þ±±²àÎ÷Ïò¶«µçƽ·Ö²¼');axis([1,27,1,2]);caxis([20 80]);colorbar('horiz');subplot(2,2,2);surf(east_s2n3');%»-Ë¥ÂäÇ¿¶Èͼtitle('½Ì¶þ¶«²àÄÏÏò±±µçƽ·Ö²¼');axis([1,11,1,2]);caxis([20 80]);colorbar('horiz');subplot(2,2,4);surf(west_s2n3');%»-Ë¥ÂäÇ¿¶Èͼtitle('½Ì¶þÎ÷²àÄÏÏò±±µçƽ·Ö²¼');axis([1,14,1,2]);caxis([20 80]);colorbar('horiz');(2)实验生成图像:教四【数据分析】1.分析教二外东南西北四条马路的规律(1)从计算而来的均值来看,北侧信号强度最强,西侧次之,东侧再次,南侧最弱。