北邮电磁场实验,场强仪测校园磁场分布

2013—2014学年第二学期《电磁场与电磁波》实验报告

专业通信工程

班级 2011211109

姓名唐天宇、廖浩帆

学号 2011210258、2011210259

班内序号 15、16

开课系室信通院实验中心

报告日期 2014年5月

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。

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。

（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：

即平均接收功功率为：

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。例如自由空间，n为2，当有阻挡物时，n比2大。

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：

其中，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，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(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：

ΔP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。

三、实验内容

利用DS1131 场强仪，实地测量学六内外信号场强

（1）研究学六内外不同环境下阴影衰落分布规律，以及具体的分布参数如何；（2）研究建筑物穿透损耗的变化规律。

四、实验步骤

说明：，每步长平均约

将原始数据录入Excel表格：在不同工作表下依次录入不同区域的实测数据，单列存储，便于读取。

（3）数据处理

1）用Matlab对数据进行编程处理

①绘制相关曲线或图形：实测数据曲线、信号强度图谱、概率分布柱状

图、累积分布曲线等；

②计算数据特征量：均值、标准差、中值等。

2）得出测试区域阴影衰落的分布规律，研究路径损耗与楼层关系，并计算学六内外的穿透损耗。

五、程序代码

程序代码根据所要实现的内容进行模块化编程，编写了5个函数文件和3个命令文件（代码详见附录2）。

六、实验结果

（1）学五楼外不同区域阴影衰落1）东侧（N→S）

●实测数据曲线

●样本分布柱状图

累积概率分布图（含数据特征量）

2）北内侧（E→W）实测数据曲线

样本分布柱状图

累积概率分布图（含数据特征量）

3）南内侧（W→E）实测数据曲线

样本分布柱状图

累积概率分布图（含数据特征量）

4）北外侧（W→E）实测数据曲线

样本分布柱状图

累积概率分布图（含数据特征量）

5）西内侧（N→S）实测数据曲线

样本分布柱状图

累积概率分布图（含数据特征量）

6）5楼北侧楼道（E→W）实测数据曲线

北邮2016电磁场与电磁波实验报告

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姓名班级学号序号

目录一、实验目的 (2) 二、实验内容 (2) 三、实验原理 (5) 四、实验步骤 (5) 1、实验对象选取 (5) 2、数据采集 (5) 五、实验数据 (2) 1、原始数据录入 (7) 2、数据处理流程 (7) 六、实验结果与分析 (8) 1、主楼周边电磁场信号强度分析 8 2、主楼室内不同楼层楼道信号强度分析 11 七、问题分析与解决 (15) 1、Matlab 仿真问题研究与解决 (23) 2、场强分布的研究 (23)

3、模型拟合........................................................ . (24) 八、分工安排及心得体会 (25) 附录I：原始数据 (26) 附录II：源代码 (30) 一．实验目的 1.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； 2.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 3.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 4.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法。二．实验内容利用DS1131场强仪和拉杆天线，实地测量信号场强。

1.研究具体现实环境下阴影衰落分布规律，以及具体的分布参数如何； 2.研究在校园内电波传播规律与现有模型的吻合程度，测试值与模型预测值的预测误差如何； 3.研究建筑物穿透损耗的变化规律三．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。【阴影衰落】阴影衰落是电磁波在空间传播时受到地形起伏、高达建筑物群的阻挡，在这些障碍物后面会产生电磁场的阴影，造成场强中值的变化，从而引起信号衰减。阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关。在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其他物体对电波的遮挡。在测量过程中，不同测量位置遇到的建筑物遮挡情况不同，

北邮电磁场与微波测量实验实验七无线信号场强特性

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：

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。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： PL d dB PL dO 10nlog d/d0 即平均接收功率为： Pr d dBm Pt dBm PL dO 10nlog d/dO Pr dO dBm 10nlog d /dO 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，dO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。坐标为对数-对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率1OndB /1O倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2;当有阻挡物时，n比2大。决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它与接受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，中值是使实验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）。人们根据不同放入地形地貌条件，归纳总结出各种电波传播模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。常用的电波传播模型：

北邮2015电磁场与电磁波期末试题,感谢电子院17级fx学长

北京邮电大学2014—2015学年第 2 学期《电磁场与电磁波》期末考试试题（A 卷）一、（10分，每空1分）填空题 1. 设J 为电流密度矢量，则(',',')x y z ??=J 。 2. 描述了电磁场的变化规律，以及场与源的关系。 3. 根据麦克斯韦方程组，时变电场旋散，电场线可以闭合，也可以不闭合；时变磁场旋散，磁感线总是闭合的。（注：可选择填写“有”或者“无”） 4. 分离变量法可应用于直角坐标、圆柱坐标、球坐标等坐标系下。同一个问题，在不同的坐标系里求解会导致一般解的形式不同，但其解是。 5. 在相对介电常数为4，相对磁导率为1的理想介质中，电磁波的波阻抗为。 6. 平面波()() sin 2cos z m y m E t kx E t kx ωω=-+-E e e v v v 的传播方向为：；其极化形式为：。答案： 1. 0； 2. 麦克斯韦方程组； 3. 有，有，有，无； 4. 唯一的； 5. 60π 377/2Ω或者 6. x 方向传播，右旋椭圆极化波；二、（14分）如图1所示，一半径为R 的导体球上带有电量为Q 的电荷，在距离球心D （D > R ）处有一点电荷q ，求：（1）导体球外空间的电位分布；（2）导体球对点电荷q 的力。 q (,) p r θ A

图1 题二图解：（1）导体电位不为零，球外任一点P （到球心O 距离为r ）的电位?可分解为一个电位为V 的导体产生的电位?1，以及电位为零的导体的感应电荷q ′与点电荷q 共同产生的电位?2。? = ?1＋?2。q ′与可用镜像电荷代替，电位?1由放在球心的-q ′与Q 产生。利用球面镜像得 2 ',R R q q d D D =-=…………………………3分 1200102 00102 ,4π4π4π4π4π4πQ q q q r r r Q q q q r r r ??εεε?εεε''-==+ ''-=++ ……………………5分因此，导体球外任一点的电位为 42 221/2 2 1/2 021(4π(2cos )(2cos )DQ Rq qR q R R Dr r D rD D r r D D ?εθθ+= -+ +-+- …………………………8分导体球的电位为 004πDQ Rq RD ?ε+= ……… …………………10分（2）点电荷q 所受到的力为'Q q -和'q 对点电荷q 的力，即 ''322222222 00(2) [][]4π()4π()Q q q q q R q R D f Q D D d D D D R εε--=+=+-- …………………………14分三、（14分）相对磁导率为r 1μ=的理想介质中传播电场瞬时值为 :8(,)30)cos[3π10π()]x z r t t x =+?-E e V/m 。试求：

北邮校园无线信号场强特性分析实验报告

校园内无线信号场强特性研究班级：姓名：学号：序号：日期：北京邮电大学B e i j i n g U n i v e r s i t y o f P o s t s a n d T e l e c o m m u n i c a t i o n s

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。无线信道发射接收发射机接收机 2.1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，无论室内还是室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛使用。对于任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：

()[]()10l g (/) o o PL d dB PL d n d d =+ （n 依赖于具体的传输环境）即平均接收功率为： 0000()[][]()10lg(/)()[]10lg(/)r t r P d dBm P dBm PL d n d d P d dBm n d d =--=- 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。公式中的横岗表示给定值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 值依赖于特定的传播环境。例如在自由空间，n 为2，当有阻挡物时，n 比2大。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输模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。 2.2 常用的电波传播模型 2.2.1自由空间模型自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。我们所说的自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。自由空间模型计算路径损耗的公式是： ()10lg /32.420lg 20lg p t r L P P d f ==++ 其中p L 是以B d 为单位的路径损耗，d 是以公里为单位的移动台和基站之间的距离，f 是以MHz 为单位的移动工作频点或工作频段的频率。空气的特性近似为真空，因此当发射天线和接收天线距离地面都比较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2.2.2布灵顿模型布灵顿模型假设发射天线和移动台之间是理想平面大地，并且两者之间的距离d 远大于发射天线的高度ht 或移动台的高度hr 。布灵顿模型的出发角度是接收信号来自于电波的直射和一次反射，也被叫做“平面大地模型”。该模型的路径损耗公式为： 12040lg 20lg 20lg p t r L d h h =+-- 单位： d （km ） ht （m ）hr （m ）Lp （dB ）

极化波实验报告

篇一：电磁场与微波实验报告(极化波)实验报告课程名称：电磁场与微波技术实验指导老师：谢银芳、王子立成绩：实验名称：极化波实验类型：验证型实验同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求 1、研究线极化波，圆极化波和椭圆极化波的产生和各自的特点。 2、了解线极化波，圆极化波和椭圆极化波特性参数的测量方法。 3、通过对三种线性极化波的研究，加深对电磁场极化特性的认识与理解。二、实验内容和原理原理：平面电磁波的极化是指电磁波传播时，空间某点电场强度矢量e随时间变化的规律。若 e的末端轨迹在一条直线上时，称为线极化波；若e末端的轨迹是圆（或椭圆），称为圆（或椭圆）极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手（或左手）螺旋规则时，则称为右旋（或左旋）圆极化波。而椭圆极化波末端为椭圆形。线极化波、圆极化波和椭圆极化波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。设同频率的两个正交线极化波为： ex?exme?j(kz??x)ey?eyme?j(kz??y) 当?x??y??,exm??eym时，是线极化波当?x??y?? ? 2 ,exm??eym时，是圆极化波当?x??y介于线极化波与圆极化波时，是椭圆极化波内容：1.圆极化波的调整与测量 2.线极化波的调整与测量 3.椭圆极化波的调整与测量三、主要仪器设备如下图所示，其中辐射喇叭由固态信号源、衰减器及矩形喇叭组成。其中固态信号源工作频率为f＝9375mhz。接收喇叭由矩形喇叭，检波器，，微安表等组成。其它装置基本上与实验一相同。四、实验步骤和结果记录 1、圆极化波根据圆极化波的要求，两相同频率的正交场相干波必须幅度相等，相位差? o ? 2 。因此，先使发射喇叭的转角为45左右，分别将接收喇叭垂直与水平放置，收到em1和em2，然后转动接收喇叭到任意一个角度，则将会出现大于或者小于em1值的情况。然后慢慢移动pr2的位置，知道接收喇叭在各个角度上的输出指示值都相等。这样就实现了 ???kz1?kz2?? pr0:α=50.0° pr2:l0=25.214mm ? 2 ，记此时pr2的位置为l0，依照表格记录相关数据。 pr3:|em1|=|em2|∝i=3.46 圆极化波调整与测试数据记录： 2、线极化波

北邮2020春电磁场与电磁波期末试题

北京邮电大学2019-2020年第二学期期末考试电磁场与电磁波试题（开卷，A ）已知：-12091= =8.8510(/)3610 F m επ??，70=410(/)H m μπ-? 一、（15分）相距无穷远的不带电孤立导体球壳A 与孤立导体球B ，其中球壳A 的内径为b ，外径为a ，内外径之间为理想导体，r b <及r a >处为真空；导体球B 半径为与球壳A 的外径相同。在球壳A 中，距离中心c （c b <）处存在一电量为Q 的点电荷。将导体球B 从无穷远处移动到球壳A 处，并与球壳A 充分接触后再移动到无穷远处，试求：在整个移动导体球B 的过程中外力所作的功。（提示：可考虑功能原理）二（10分）、太阳能电池板的能量转化效率为30%，一个2.5平方米的太阳能电池板供一个1000瓦的灯泡照明，假设太阳光是线偏振的单色平面波，试估计太阳光的电场与磁场的振幅。三（15分）、设一平行大地的双导体传输线, 距地面高度为h, 导体半径为a, 二轴线间的距离为d (a<

四（15分）、一个长方形导体盒，各边尺寸分别是a ，b ，c ，各周界之间相互绝缘，每个面的电位函数如题四图所示，试求导体盒内部的电位函数。。题四图五（10分）、证明：对于良导体导体内单位宽度断面的表面电流：J s =H 0，期中H 0为导体表面的切向磁场强度。六、（15分）一右旋圆极化波垂直入射到位于z=0的理想导体板上，其电场强度的复数表示式为0()j z x y i E E e j e e β→→ -=- 求：(1) 确定反射波的极化方式，说明原因； (2) 求导体板上的感应电流； (3) 求总电场的瞬时表达式。七（10分）、设在波导中沿z 轴传播的电磁波的形式为: 022c c πππcos sin e j z z x E m m n E E x y k x k a a b βγγ-?-??????==- ? ? ???????? 试以此分析并说明相移常数β和波数k 之间的关系。八、（10分）为什么说电偶极子的近区场为准静态场？是不是在近区场绝对没有能量的辐射？电偶极子的辐射效率如何？

北邮—电磁场实验之校园场强

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：

、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： (??- ??)2 ???? = 2?? 应用于阴影衰落时，上式中的？表示某一次测量得到的接收功率，？?表示以dB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

北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二

信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告

实验二网络分析仪测试八木天线方向图一、实验目的 1．掌握网络分析仪辅助测试方法； 2．学习测量八木天线方向图方法； 3．研究在不同频率下的八木天线方向图特性。注：重点观察不同频率下的方向图形状，如：主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等; 二、实验步骤: (1) 调整分析仪到轨迹（方向图）模式; (2) 调整云台起点位置270°； (3) 寻找归一化点(最大值点); (4) 旋转云台一周并读取图形参数; (5) 坐标变换、变换频率（f600Mhz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性；三、实验测量图不同频率下的测量图如下： 600MHz：

900MHz：

1200MHz：

四、结果分析在实验中，分别对八木天线在600MHz、900MHz、1200MHz频率下的辐射圆图进行了测量，发现频率是900MHz的时候效果是最好的，圆图边沿的毛刺比较少，方向性比较好，主瓣的面积比较大。当频率为600 MHz的时候，圆图四周的毛刺现象比较严重，当频率上升到1200MHz时，辐射圆图开始变得不规则，在某些角度时出现了很大的衰减，由对称转向了非对称，圆图边缘的毛刺现象就非常明显了，甚至在某些角度下衰减到了最小值。从整体来看，八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候周围的人应该避免走动，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。由实验结果分析可知：最大辐射方向基本在90°和270°这条直线上，图中旁瓣均较小，及大部分能量集中在主瓣。八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候应当尽量保持周边环境参数一定，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。五、实验总结

北邮2013年电磁场与电磁波期末试卷

北京邮电大学2012—2013学年第 2 学期《电磁场与电磁波》期末考试试题（A 卷）试题中需要用到的介质常数：0913610 επ=?F/m,70410μπ-=?H/m 一填空题（每个空1分，共10分）（1）截面为矩形（a ×b ）的无限长金属槽，各面的电位如图所示，使用分离变量法求解电位 (,)()()x y X x Y y φ=所满足的拉普拉斯方程，X (x )的通解为函数，Y (y )的通解为函数。（无需写出具体的解函数，仅指出函数类型即可）（2）时变电磁场磁场强度的切向边界条件为，电场强度的切向边界条件为。（3）平行极化波从空气中斜入射到理想导体的表面，合成波在分界面法线方向上属于波，在平行于分界面方向上属于波。（4）极化波以布儒斯特角入射时会发生全折射现象，当平面波从折射率较高的介质入射到折射率较低的介质，当入射角临界角时发生全反射现象。（5）在电偶极子激发的电磁场中，近区场为场，远区场为场。二在接地的导体平面上有一半径为a 的半球凸部，半球的球心在导体平面上，若在半球对称轴上离球心h （h>a ）处放一点电荷q ，（1）确定镜像电荷的个数、大小与位置（10分）；（2）求导体外任一点P 处的电位（5分）。 x

三给出麦克斯韦方程组的微分形式、物质的本构方程（辅助方程）及用复数表示的麦克斯韦方程组的微分形式（10分）四真空中一均匀平面电磁波的磁场强度矢量为 63110()cos[()](/)22 x y z H a a a t x y z A m ωπ-=+++--r r r r ，求（1）波的传播方向的单位矢量，波长与频率（5分）；（2）电场强度矢量的瞬时值表达式（5分）；（3）波印廷矢量的平均值（5分）。五频率100MHz 的平面波在金属铜中传播，已知铜的电导率为75.810(/)S m σ=?，相对介电常数1r ε=，相对磁导率1r μ=，某处磁场强度的幅度为00.1(/)y H A m =，求（1）铜内平面波传播的衰减常数、相移常数及相速度（5分）；（2）波阻抗ηe 及磁场对应处的电场幅度E x 0（5分）。（注意：解题过程可能会用到需要以下公式，大家可根据需要选择使用： 2111,281,2e e j σασβαβωεσηηωε???≈≈+≈≈? ??????= +=?? ）六均匀平面波（电场在x 方向，磁场在y 方向，向z 方向传播）由空气垂直入射到位于z=0处理想介质平面，已知入射波电场强度的幅度30 1.510(/)E V m +-=?，初相位?=0，介质的相对电导率4r ε=，相对磁导率1r μ=，8310(/)rad s ω=?，求（1）电场反射系数与透射系数（5分）；（2）反射波的电场强度与磁场强度的复数表达式（5分）；（3）透射波的电场强度与磁场强度的复数表达式（5分）。七证明题（1）证明任一线极化波总可以分解为两个振幅相等旋向相反的圆极化波的叠加（5分）；

北邮电磁场与微波技术实验实验一

实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗一，实验目的 1.掌握网络分析仪矫正方法； 2.学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法； 3.研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。二，实验步骤 1.设置仪表为频域模式的回损连接模式后，矫正网络分析仪； 2.设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗； 3.调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据； 4.更换不同电径（Φ1，Φ3，Φ9）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况。三，实验原理当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。由于使用坡印廷矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一半。当h<<λ时，可认为 R≈40(πh)2 。由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一λ ?1] 倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半，为W=60[ln2h a 四，实验数据试验参数：BF=600，ΔF=25，EF=2600，n=81 1.短路时矫正，阻抗点分布：

2.开路时矫正，阻抗点分布： 3.选择电径为Φ1=1mm的天线，阻抗点分布：

由图及数据表可知其谐振点频率约为1225MHz，第二谐振点频率约为2450MHz，即第二次谐振时频率约为第一次两倍。 4.选择电径为Φ3=3mm的天线，阻抗点分布：

北邮场强仪实验报告

北邮场强仪实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

电磁场与电磁波实验报告班级姓名：学号：姓名：学号：时间：2015年5月3日校园内无线信号场强特性的研究一、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(d )10n lg(d / d ) (5-1) 即平均接收功率为：

P (d )dBm PdBm PL(d )10n log(d / d ) P (d )dBm10n log(d / d ) （5-2）其中，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(T-R)之间的距离。公式(5-1)和(5-2)中的横杠表示给定值 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。例如在自由空间，n 为 2，当有阻挡物时，n 比 2 大。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。常见的电波传播模型有： 1) 自由空间模型自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。自由空间模型计算路径损耗的公式是： Lp 20Lgd 20Lgf （5-3）其中 Lp 是以 dB 为单位的路径损耗，d 是以公里为单位的移动台与基站之间的距离，f 是以 MHz 为单位的移动工作频点或工作频段的频率。空气的特性可近似为真空，因此当发射天线与移动台距离地面都较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2) 布灵顿模型布灵顿模型假设发射天线和移动台之间的地面时理想平面大地，并且两者之间的距离 d 远大于发射天线的高度 ht 或移动台的高度 hr，此时的路径损耗计算公式为：Lp 120 40Lgd 20Lgt 20Lghr （5-4）其中距离 d 的单位是公里，天线高度 ht 及 hr 的单位是米，路径损耗 Lp 的单位是dB。系统设计时一般把接收机高度按典型值 hr= 处理，这时的路径损耗计算公式为：Lp 40Lgd 20Lght （5-5）按自由空间模型计算时，距离增加一倍时对应的路劲损耗增加 6dB；按布灵顿模型计算时，距离增加一倍时对应的路径损耗要增加 12dB。 3) EgLi 模型前述的自由空间模型及布灵顿模型都是基于理论分析得出的计算公式。EgLi模型则是从大量实测结果中归纳出来的中值预测公式，属于经验模型，其计算式为：Lp 88 40Lgd 20Lght 20Lghr 20Lgf G （5-6）其中路径损耗 Lp 的单位是 dB，距离 d 的单位是公里，天线高度 ht 及 hr 的单位是米，工作频率 f 的单位是 MHz，地形修正因子 G 的单位是 dB。G 反应了地形因素对路径损耗的影响。 EgLi 模型认为路径损耗同接收点的地形起伏程度h 有关，地形起伏越大，则路径损耗也越大。当h 用来测量时，可按下式近似的估计地形的影响：若将移动台的典型高度值 hr= 代入 EgLi 模型，则有： Lp 40Lgd 20Lght 20Lgf G （5-8） 4) Hata- Okumu ra 模型 H ata- Okumu

北邮-电磁场电磁波实验报告合集版

北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告学院：电子工程学院班级：组员：

实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一、实验目的：（1）学习微波的基本知识；（2）了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术；（3）学习用微波作为观测手段来研究物理现象。二、实验原理：本实验接触到的基本仪器室驻波测量线系统，用于驻波中电磁场分布情况的测量。该系统由以下九个部分组成： 1.波导测量线装置 2.晶体检波器微波测量中，为指示波导（或同轴线）中电磁场强度的大小，是将它经过晶体二极管检波变成低频信号或直流电流，用直流电流表的电流I来读数的。 3.波导管本实验所使用的波导管型号为BJ-100。 4.隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。 5.衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 6.谐振式频率计（波长表）电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场

极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。 7.匹配负载波导中装有很好地吸收微波能量的电阻片或吸收材料，它几乎能全部吸收入射功率。8.环形器它是使微波能量按一定顺序传输的铁氧体器件。主要结构为波导Y型接头，在接头中心放一铁氧体圆柱（或三角形铁氧体块），在接头外面有“U”形永磁铁，它提供恒定磁场H0。 9.单螺调配器插入矩形波导中的一个深度可以调节的螺钉，并沿着矩形波导宽壁中心的无辐射缝作纵向移动，通过调节探针的位置使负载与传输线达到匹配状态。调匹配过程的实质，就是使调配器产生一个反射波，其幅度和失配元件产生的反射波幅度相等而相位相反，从而抵消失配元件在系统中引起的反射而达到匹配。 10.微波源提供所需微波信号，频率范围在8.6-9.6GHz内可调，工作方式有等幅、方波、外调制等，实验时根据需要加以选择。 11.选频放大器用于测量微弱低频信号，信号经升压、放大，选出1kHz附近的信号，经整流平滑后输出级输出直流电平，由对数放大器展宽供给指示电路检测。三、实验方法和步骤： 1.观察测量系统的微波仪器连接装置，衰减器，波长计，波导测量线的结构形式。 2.熟悉信号源的使用先将信号源的工作方式选为：等幅位置，将衰减至于较大位置，输出端接相应指示器，观察输出；再将信号源的工作方式选为：方波位置，将衰减至于较大位置，输出端接相应指示器，观察输出； 3.熟悉选聘放大器的使用； 4.熟悉谐振腔波长计的使用方法；微波的频率测量是微波测量的基本内容之一。其测量方法有两种：（1）谐振腔法；（2）

北邮电磁场与电磁波演示实验

频谱特性测量演示实验 1.ESPI 测试接收机所测频率范围为: 9KHz—3GHz 2.ESPI 测试接收机的RF输入端口最大射频信号: +30dbm，最大直流:50v 3.是否直观的观测到电磁波的存在？（回答是/否）否 4.演示实验可以测到的空间信号有哪些，频段分别为: 广播：531K~1602KHz GSM900：上行：890~915 MHz 下行：935~960 MHz GSM1800：上行：1710~1755 MHz 下行：1805~1850 MHz WCDMA：上行：1920～1980MHz 下行：2110～2170MHz CDMA2000：上行：1920～1980MHz 下行：2110～2170MHz TD-SCDMA：2010～2025MHz 5.课堂演示的模拟电视和数字电视频谱图：如何判断是模拟还是数字电视？模拟信号以残留边带调幅方式频分复用传输,有明确的载波频率,不同频道的图像有不同的载波频率。模拟信号频谱为:每8MHz带宽即一个频道内,能量集中分布在图像载频上,在该载频附近有一个跳动的峰,为彩色副载波所在,再远一点(在8MHz内)还有一个峰,为伴音副载波的峰。数字信号：一个数字频道的已调信号像一个抬高了的噪声平台, 均匀地平铺于整个带宽之内, 它的能量是均匀分布在整个限定带宽内的。 6.课堂演示GSM900上下行频谱图，CDMA下行频谱图，3G下行频谱图： GSM900上行：

GSM900下行：

CDMA下行： 3G下行：

7.该频谱仪能检测的频谱范围，是否能观察到WIFI、电磁炉、蓝牙等频谱？（请分别说明，并指出其频率）可以该频谱仪能检测的频谱范围为9KHz—3GHz 所以，能够观察到：WIFI：2.4G 电磁炉：20KHz—30KHz 蓝牙：2.4G 网络参量测量演示实验 1矢量网络分析仪所测频段：300KHz—3GHz 2端口最大射频信号: 10DBM 3矢量网络分析仪为何要校准：首先，仪器的硬件电路需要校正，即消除仪器分析的系统误差；其次，分析仪的测量精度很大程度上受分析仪外部附件的影响，测试的组成部分如连接电缆和适配器幅度和相位的变化会掩盖被测件的真实响应，必须通过用户校准去除这些附件的影响。 4默认校准和用户校准的区别：默认校准通过网络分析仪的套包的一系列校准标准来完成，对系统误差进行校准；用户校准时校准标准由用户制定，由用户定义的标准来完成，用于对参考面等进行精确校准。 5使用矢量网络分析仪的注意事项： 1、检查电源：分析仪加电前，必须确认供电电源插座的保护地线已经可靠接地； 2、供电电源要求：为防止或减少由于多台设备通过电源产生的相互干扰，特别是大功率设备产生的尖峰脉冲干扰可能造成分析仪硬件的毁坏，最好用220V交流稳压电源为分析仪供电； 3、电源线的选择：使用随机携带的电源线，更换电源线时，最好使用同类型的电源线；

北邮电磁场与电磁波实验报告

信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告题目：校园信号场强特性的研究姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621

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： ()[]()() =+（式1） 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- Pr010log/0Pr010log/0 d 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，d0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。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。

北邮电磁场与电磁波测量实验报告6-驻波比-阻抗

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北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波驻波比的测量阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀 2013年5月17日

实验三微波驻波比的测量一、实验目的 1.了解波导测量系统，熟悉基本微波原件的作用。 2.掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。 3.掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。二、实验原理驻波测量是微波测量中，最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗波长相位和Q 值等其他参量。在传输线中，若存在驻波，将使能量不能有效的传给负载，因而会增加损耗，在大功率情况下，由于驻波存在可能发生击穿现象，；此外驻波促奈还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度，因此驻波测量非常重要，在测量时通常测量电压驻波系数，即波导中，电场最大值与最小值之比，即 min max E E = ρ （2.1）测量驻波系数的方法与仪器种类很多，本实验着重熟悉用驻波测量线测驻波系数的几种方法。 1.直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强如图1所示，从而求得驻波系数的方法叫做直接法。

若驻波腹点和节点处电表读数分别为min max ,I I 则电压驻波系数ρ: min max min max I I E E == ρ （2.2）当电压驻波系数1.05<ρ<1.5时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值。 n n I I I I I I min 2min 1min max 2max 1max ......++++++= ρ （2.3） w Im 2I kI 图2 节点场强分布 Emi Ema E l 图1 沿线驻波场分布图

北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长

北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀 2013年5月9日

实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一、实验目的 (1) 学习微波的基本知识； (2) 了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； (3) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。二、实验仪器 1.微波信号源微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。 2.隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。 3.衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 4.波长计电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。