3室外无线电传播.doc

编制部门：通信工程系 编制人：杨巧莲 编制日期：2006.2 项目编号 Item No. 3 项目名称 Item 室外无线电传播 训练对象 Class 大3通信专业学生 学时 Time 2 课程名称 Course 移动通信 教 材 Textbook 移动通信技术 目的 Objective 考察室外无线电传播的特性。 研究无线电传播的3种路径损耗区：近场，自由空间和远场。 提供有关快衰落和慢衰落的基础知识。 内容（方法、步骤、要求或考核标准及所需工具、材料、设备等） 实训设备与工具： · 频谱分析仪 · 信号发生器 · 制作的天线 三、实验原理： 从无线电发信机接收的信号功率与许多因素有关。这些因素通常可分为： · 发信机和收信机的几何情况 · 两者间的地形和障碍物。 发信机和收信机的几何情况包含发送功率、天线增益、电缆损耗、天线高度、工作频率和发信机与收信机间的距离。这些因素由发信机与收信机确定。尽管工作在不同地形的2个系统可能有相同的参数，但接收信号可能会因其它因素的差异而不同。 两者间的地形和障碍物需要考虑发信机与收信机路径上的地形剖面和障碍物（有时称为地物干扰），如：树木、桥梁、城区、山丘、水面或高大的建筑物。 在本实验中我们集中考虑路径损耗。路径损耗模拟发送天线与接收天线间的所有影响。 来自发信机的信号要通过3个不同状态的区域： · 近场区， · 自由空间路径损耗区 · 过量路径损耗区。 近场区的长度约为： , 这里D是天线的最大尺寸。 信号在近场区的损耗最高，但近场区相对较短。在做实验时要辨别所有测量应是在近场区，还是在其它区进行。 在自由空间路径损耗区中，信号正比于1/r2，或信号的纵向衰减约为20 dB/decade。这一区域从d1延伸到： , 这里ht和hr分别为发送和接收天线的高度。 该区域被称为自由空间路径损耗区，是因为只要信号与大地没有明显的交互，其衰减就等于自由空间路径损耗。天线越高，与大地的交互就越小，自由空间路径损耗区（即d2）就扩展得越远。 过量路径损耗区在理论上有无限的长度。在这一区域中发送的无线电波与大地有交互作用。该区中的理想损耗是40 dB∕倍频程 ，但实际值随地形地貌变化，损耗范围是20-50 dB∕倍频程。增加天线高度能改善信号。 近场行为非常复杂，通常没有适合典型应用的模型。但却能容易计算相对于确定参考点的近场区外的信号强度。把近场外某一距离d0选为参考点，相对该点功率的信号强度为： , 其中P(d0)包含发送功率和天线特性等。PR是接收功率。 当收信机有至发信机的视距（LOS）时信号最强。LOS表示连接发信机与收信机的直线上没有障碍物。但靠近LOS的物体可能造成明显的干扰，这种干扰与Tx-Rx 距离及它们沿LOS的位置有关。这一必须清空的区域称为第一“菲涅耳区”。这是一个椭圆体，其半径随发信机与收信机的距离改变。如果与发信机的间距为‘d’，那末第一菲涅耳区的半径为： 这里 (d, dx rx ) 实训步骤 1、室外传播和慢衰落 在已知位置用连续发送的蜂窝发信机作参考信号。如果不能测定连续的发信机，把带匹配天线的信号发生器放到ECE大楼的屋顶上，用发送信号作为要测量的信号。按你的驱车测试计划，在测试点用便携式频谱分析仪测量接收信号的强度。只要在各测试点不包括快衰退效应，就可在几个波长上移动天线，确定和记录最大信号。最大信号可使用频谱分析仪的TRACE MAX-HOLD功能测量。 注意：高增益全向天线一般有窄的垂直波束角。因而对于较短的距离，接收天线可能在发送天线下的主瓣外面。 还应注意道路的方向是沿线还是正交，接近蜂窝站点可能导致信号接收电平很大的差异。 2、快衰落 在过量路径损耗区中的小范围上测量快衰落。测量范围可以是边长为信号波长2倍或3倍的正方形。 用粉笔划出边长为波长2倍或3倍的矩形。在其中标出16个或25个(4(4 或 5(5)测量点。 首先确定该测量范围内的最大和最小信号。把频谱分析仪设置到TRACE MAX-HOLD进行最大信号测量，或设置到TRACE MIN-HOLD进行最小信号测量。在测量范围内移动接收天线。要注意保持天线在同一位置上，如果可能应使其高于头部。这种方法能把操作者身体引起的波反射降到最小。 在各标记测量点进行第2项测量。在每一点上测量最大值并绘制图形。 建议附加的测量：使用一条画出的线。沿这条线标记间距约为5cm（2″）的约10个点。在这条线的各标记点上测量最大信号。 实训报告 1、绘制作为室外测量距离函数的测量信号值。 2、为室外测量找出衰减变化的距离（“拐”点），并与从文献得到的计算值相比较。  评分方法 操作是否符合规范（40