室内信号传播与电磁场的分布

研究无线电波在室内环境下的传播具有重要的意义,既为各种通信系统的设计规划提供依据,同时也为室内电磁污染防护提供参考。多径效应、频率选择性衰落等现象使得室内电磁信号的传播有涨落现象。另外,墙壁的种类、房间的布局、室内电器位置的不同等等都会对信号电平的分布产生影响。本论文选取郑州大学新校区一间研究生工作室为研究对象,综合考虑砖质墙壁、钢筋混凝土柱、铝合金窗、铁质防盗窗、塑料格挡桌子、铁质空调箱、管道等对室内电磁信号传播及电磁场环境的影响,分析不同频率信号(1MHz中波,100MHz调频广播、电视信号,900MHz、1800MHz移动通信信号)下,发射天线高度分别为1.5m(1MHz走廊发射信号)、1.7m(1MHz窗外发射信号)；1.6m(100MHz);1.51m(900MHz),1.67m(1800MHz),接收天线与发射天线等高处、天线水平、垂直两种极化方式下,室内不同位置电磁信号传播路径和电磁场分布。前后进行了三次实地测量,在九个测试点(详见3.1.2.1)上使用安捷伦公司频谱分析仪测量记录了四组频率下的电磁辐射强度,并记录了每个位置取得电平最大值的接收天线方向。针对室内传播环境的独特性质,本论文采用时域有限差分方法(FDTD)进行计算。FDTD计算所需的电磁参数有介电系数、电导率、磁导率。对这些环境构件电磁参数的设定,因实际中使用的常为复合多介质层材料,为简化计算将实际的复合结构简化为具有等效电磁参数的介质来处理,特殊结构如钢筋混凝土柱采用加权算法和菲涅尔公式计算其相对介电常数和电导率。仿真部分,本论文采用电磁计算仿真软件XFDTD进行仿真。为了提高软件模型的精确性,结合实测数据,.不断调整软件模型,使误差得到了良好的修正。综合实测数据和软件模型的特点,对室内信号传播及电磁场的分布特点进行分析和直观的展现。