基于极化波功率分布与极化匹配系数的基站电磁辐射预测研究

发布时间：2020-08-02 05:21

【摘要】：随着移动通信业务不断增长以及5G通信系统应用,需要新建大量基站,因此对通信基站电磁辐射强度进行准确测量与预测变得非常重要。当前基站发射天线一般会采用双极化天线,由于极化波在复杂的传播环境中,极化属性会发生变化,极化波功率在空间上会存在一定分布,如果不考虑极化波功率分布规律,就很难对其电磁辐射进行准确预测与评估。另一方面,在电磁辐射预测中,测量天线极化方向与极化波方向往往会存在偏差,需要考虑两者之间的极化匹配系数,才能得到准确电磁辐射预测值。针对目前存在的问题,本论文主要工作与创新如下:(1)本论文提出了一种基于极化波功率分布的电磁辐射预测方法。该方法通过垂直极化波与水平极化波功率在空间角度上的分布情况,建立基于分段函数的极化波功率分布模型,然后通过在不同空间角度上的电磁辐射测量,拟合分段函数模型得到相关参数值,从而得到准确基站电磁辐射预测值。在拟合极化波功率分布模型方面,发现在四面为建筑区域、三面为建筑区域以及树林遮挡区域,基于分段函数的极化波功率分布模型比Laplace model、Gaussian model更加精确,其确定系数(R-square)数值更趋向于1,拟合效果更好。在四面为建筑区域的实际测量中,本论文的电磁辐射预测值与测量值的相对误差为0.068,在三面为建筑区域,相对误差为0.021,在树林遮挡区域,相对误差为0.048,验证了本文方法的有效性。(2)本论文提出了一种基于极化匹配系数的基站电磁辐射预测方法。该方法通过基站发射天线极化与电磁辐射测量天线极化方式,得到两者极化单位矢量,然后通过两者极化单位矢量得到极化匹配系数,从而获得准确基站电磁辐射预测值。通过对水平极化测量天线以及垂直极化测量天线的测量值与预测值分别进行对比,发现在离基站水平距离比较近时,误差较大,但在水平距离大于15m后,误差变得比较小。同时从总电磁辐射强度测量值与预测值之间的分析中可知,两者之间的均方根误差0)值比较小,为0.052,不确定度值等于0.5324,表明总电磁辐射强度测量值与预测值之间的偏差较小,具有较好的准确性。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【图文】：

平面波

化理论与交变磁场构成，一般情况下，规定电磁波式，即为极化方式。在实际环境中，天线向存在，在不同的区域存在着不同的极化特性型的极化：线极化，极化轨迹的形状表示为可将线极化分为垂直极化与水平极化；椭圆圆，并且沿着传播方向观察极化的旋向，又；圆极化，电场矢量端点的轨迹是一个圆，又可分为左旋圆极化和右旋圆极化[23]。近到远逐渐递减，在空间中电场强度相等的相位中心为圆心、远场距离为半径建立球取一小块面积，从而在此小块面积上的电磁且也可以将该天线等效成为一个点，如图 2.1

轨迹曲线,椭圆极化波,轨迹曲线

图 2.2 椭圆极化波的轨迹曲线图范围为1 ≤ ≤ ∞，工程上常用分贝表 20log 波的极化为圆极化， = ∞时电磁波，轴比是一个重要的技术指标。一般情≤ 3 。电磁波的极化状态取决于电场瞬时分量及电场瞬时分量、之间的相位差为波、椭圆计划波以及圆极化波三者之间极化波[27-28]。接收辐射波的功率，就必须使得接收天

极化匹配,极化匹配系数,方向,线极化

图 2.3 极化作图法描述发天线的极化匹配是指：将收、发天线的最大指向方向对准化一致。同时极化匹配系数为实际接收功率与入射功率之表示为：= 为接收到的实际功率，为入射到接收天线上的功率。大指向方向对准的情况下，讨论线极化收、发天线以及圆极一致时所得到的极化匹配系数。线极化天线的极化匹配系数 2.4 所示，以典型的对称振子为例，将收、发天线最大指向绕 y 轴旋转角度γ，则收、发天线的极化就产生了不一致。

【相似文献】