CN109342831B - 一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法 - Google Patents

一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，根据接收天线在垂直角和水平角上的测量，分别使用功率分布函数进行拟合，得到功率分布函数的具体参数值，通过对功率分布函数进行积分计算得到入射波的总功率，从而得到基站电磁辐射强度。本发明通过接收天线在垂直角和水平角上的测量，提出了一种新的基站电磁辐射测量方法，该方法对四面为房子场景的基站电磁辐射测量有着很大的参考价值。

Description

一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法
技术领域
本发明涉及一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法。
背景技术
由于基站无线信号在传播过程中经过周围阻碍物体时会发生绕射、散射、反射等现象，在接收端接收的入射波的极化属性与发射时不一致，所以一般把任意极化的波分解成特定方向极化的波的叠加以利于处理，在某些区域，四面为房子，如果不考虑极化方向，很难对该区域电磁辐射强度进行准确测量，在目前已公开的文献和专利中，针对四面为房子场景，还没有一种有效的基站电磁辐射测量方法。
针对现有技术中存在的不足，本专利提出一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，该方法根据接收天线分别在垂直角和水平角上的测量，分别使用功率分布函数进行拟合，得到功率分布函数的具体参数值，通过对功率分布函数进行积分计算得到入射波的总功率，从而得到基站电磁辐射强度。通过本发明提出的测量方法，对四面为房子场景的基站电磁辐射测量有着很大的参考价值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，包括以下步骤：
1)、接收天线在垂直角θ为[θi:0°,10°,20°,30°,40°,50°,60°,70°,i＝1,2,3,…,8]，进行测量，分别得到垂直极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi V(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,8，分别得到水平极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi H(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,8；同时接收天线在水平角
Figure BDA0001899760950000013
为
Figure BDA0001899760950000014
进行测量，分别得到垂直极化波在这9个水平角
Figure BDA0001899760950000015
的测量值
Figure BDA0001899760950000016
单位为W，j＝1,2,3…,8,9，分别得到水平极化波在这9个水平角
Figure BDA0001899760950000017
的测量值
Figure BDA0001899760950000018
单位为W，j＝1,2,3…,8,9；
2)、对步骤1)的测量值使用分段函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值Pi V (θ)、Pi H(θ)，i＝1，2，3...，8，分别使用功率分布函数PV(θ)、PH(θ)进行拟合，分别得到功率分布函数PV(θ)、PH(θ)的相关参数具体值；对步骤1)得到的测量值
Figure BDA00018997609500000111
分别使用功率分布函数
Figure BDA00018997609500000112
进行拟合，分别得到功率分布函数
Figure BDA00018997609500000113
的相关参数具体值；
3)、对步骤2)的功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure BDA0001899760950000021
以及
Figure BDA0001899760950000022
进行积分，得到入射波的总功率Ptotal，单位为W；
4)、通过步骤3)得到的总功率Ptotal，得到电磁辐射强度E，单位为V/m。
上述的一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，所述步骤2)中，功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure BDA0001899760950000023
分别为：
Figure BDA0001899760950000024
Figure BDA0001899760950000025
Figure BDA0001899760950000026
Figure BDA0001899760950000027
上式中，PV(θ)为垂直极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure BDA0001899760950000028
为垂直极化波在水平角
Figure BDA0001899760950000029
的功率分布函数，PH(θ)为水平极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure BDA00018997609500000210
为水平极化波在水平角
Figure BDA00018997609500000211
的功率分布函数，A、B、C、D为常数，
Figure BDA00018997609500000212
为位置参数，单位为度，μ1、μ2、μ3、μ4、ρ1、ρ2、ρ3、ρ4为尺度参数，单位为度；
对步骤1)得到的测量值Pi V(θ)、Pi H(θ)，i＝1，2，3...，8，分别使用功率分布函数PV(θ)、PH(θ)进行拟合，得到参数A、B、
Figure BDA00018997609500000214
μ1、μ2、ρ1、ρ2的具体值；对步骤1)得到的测量值
Figure BDA00018997609500000215
Figure BDA00018997609500000216
分别使用功率分布函数
Figure BDA00018997609500000217
进行拟合，得到参数C、D、
Figure BDA00018997609500000218
Figure BDA00018997609500000219
μ3、μ4、ρ3、ρ4的具体值。
上述的一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，所述步骤3)中，对步骤2)的功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure BDA00018997609500000220
以及
Figure BDA00018997609500000221
进行积分，得到入射波的总功率Ptotal：
Figure BDA00018997609500000222
上式中，Ptotal为入射波的总功率，单位为W，PV(θ)为垂直极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure BDA0001899760950000031
为垂直极化波在水平角
Figure BDA0001899760950000032
的功率分布函数，PH(θ)为水平极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure BDA0001899760950000033
为水平极化波在水平角
Figure BDA0001899760950000034
的功率分布函数。
上述的一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，所述步骤4)中，通过步骤3)得到的总功率Ptotal，求出电磁辐射强度E：
Figure BDA0001899760950000035
上式中，E为电磁辐射强度，单位为V/m，Ptotal为入射波的总功率，单位为W，Z为射频电缆的阻抗，单位为Ω，AF为天线因子，单位为dB/m，ARF为电缆损耗，单位为dB。
本发明的有益效果在于：本方法考虑到入射波功率在空间不同方向上有着不同的值，通过接收天线分别在垂直角和水平角上的测量，分别使用功率分布函数进行拟合，得到功率分布函数的具体参数值，通过对功率分布函数进行积分计算得到入射波的总功率，从而得到基站电磁辐射强度。该方法对四面为房子场景的基站电磁辐射测量有着很大的参考价值，具有一定的社会效益。
附图说明
图1为本发明的基站电磁辐射入射图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施地点为室外空旷平坦的区域，四周被房子所包围，实施对象为GSM基站，测量设备采用KEYSIGHT N9918A便携式频谱分析仪和接收天线，天线因子AF为25dB/m，线缆损耗ARF为3dB，射频电缆的阻抗Z为50Ω。
本发明的一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，包括以下步骤：
1)、接收天线在垂直角θ为[θi:0°,10°,20°,30°,40°,50°,60°,70°,i＝1,2,3,…,8]，进行测量，分别得到垂直极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi V(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,8，分别得到水平极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi H(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,8；同时接收天线在水平角
Figure BDA0001899760950000038
为
Figure BDA0001899760950000039
进行测量，分别得到垂直极化波在这9个水平角
Figure BDA00018997609500000310
的测量值
Figure BDA00018997609500000311
单位为W，j＝1,2,3…,8,9，分别得到水平极化波在这9个水平角
Figure BDA00018997609500000312
的测量值
Figure BDA00018997609500000313
单位为W，j＝1,2,3…,8,9；
2)、对步骤1)的测量值使用分段函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值Pi V (θ)、Pi H(θ)，i＝1，2，3...，8，分别使用功率分布函数PV(θ)、PH(θ)进行拟合，分别得到功率分布函数PV(θ)、PH(θ)的相关参数具体值；对步骤1)得到的测量值
Figure BDA0001899760950000043
分别使用功率分布函数
Figure BDA0001899760950000044
进行拟合，分别得到功率分布函数
Figure BDA0001899760950000045
的相关参数具体值；
3)、对步骤2)的功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure BDA0001899760950000046
以及
Figure BDA0001899760950000047
进行积分，得到入射波的总功率Ptotal，单位为W；
4)、通过步骤3)得到的总功率Ptotal，得到电磁辐射强度E，单位为V/m。
所述步骤1)中，通过接收天线在垂直角θ为[θi:0°,10°,20°,30°,40°,50°,60°,70°,i＝1,2,3,…,8]，进行测量，分别得到垂直极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi V(θ)，单位为W，分别得到水平极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi H(θ)，单位为W，具体值分别如下表所示：
表1垂直极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi V(θ)(单位为W)，i＝1,2,3…,8
θ<sub>i</sub> 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70°
P<sub>i</sub><sup>V(θ)</sup> 1.53E-08 1.89E-08 1.77E-08 1.71E-08 1.66E-08 1.62E-08 1.24E-08 1.14E-08
表2水平极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi H(θ)(单位为W)，i＝1,2,3…,8
θ<sub>i</sub> 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70°
P<sub>i</sub><sup>H(θ)</sup> 1.00E-08 1.11E-08 1.10E-08 1.22E-08 1.04E-08 1.01E-08 0.95E-08 0.91E-08
同时接收天线在水平角
Figure BDA00018997609500000412
为
Figure BDA00018997609500000413
Figure BDA00018997609500000414
进行测量，分别得到垂直极化波在这9个水平角
Figure BDA00018997609500000415
的测量值
Figure BDA00018997609500000416
单位为W，分别得到水平极化波在这9个水平角
Figure BDA00018997609500000417
的测量值
Figure BDA00018997609500000418
单位为W，具体值分别如下表所示：
表3垂直极化波在这9个水平角
Figure BDA00018997609500000419
的测量值
Figure BDA00018997609500000420
(单位为W)，j＝1,2,3,…,8,9
Figure BDA00018997609500000421
表4水平极化波在这9个水平角
Figure BDA0001899760950000051
的测量值
Figure BDA0001899760950000052
(单位为W)，j＝1,2,3,…,8,9
Figure BDA0001899760950000053
所述步骤2)中，对步骤1)得到的测量值Pi V(θ)、Pi H(θ)，i＝1，2，3...，8，分别使用功率分布函数PV(θ)、PH(θ)在Matlab中进行拟合，分别得到功率分布函数PV(θ)、PH(θ)的相关参数具体值，A＝1.78×10-8，B＝1.19×10-8，
Figure BDA0001899760950000055
μ1＝49°，μ2＝50°，ρ1＝12°，ρ2＝150°；对步骤1)得到的测量值
Figure BDA0001899760950000056
分别使用功率分布函数
Figure BDA0001899760950000057
在Matlab中进行拟合，分别得到功率分布函数
Figure BDA0001899760950000058
的相关参数具体值，C＝2.54×10-8，D＝1.98×10-8，
Figure BDA0001899760950000059
μ3＝55°，μ4＝42°，ρ3＝175°，ρ4＝120°；
那么得到功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure BDA00018997609500000510
的具体表达式分别如下：
Figure BDA00018997609500000511
Figure BDA00018997609500000512
Figure BDA00018997609500000513
Figure BDA00018997609500000514
所述步骤3)中，对步骤2)的功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure BDA00018997609500000515
以及
Figure BDA00018997609500000516
进行积分，得到入射波的总功率Ptotal：
Figure BDA00018997609500000517
所述步骤4)中，通过步骤3)得到的总功率Ptotal，并且已知天线因子AF为25dB/m，线缆损耗ARF为3dB，射频电缆的阻抗Z为50Ω，因此得到电磁辐射强度E：
Figure BDA0001899760950000061
经过与实际电磁辐射强度测量值0.0476V/m对比，发现理论值与测量值比较一致，验证了本发明专利提出的测量方法的有效性。

Claims (3)

1.一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、接收天线在垂直角θ为[θi:0°,10°,20°,30°,40°,50°,60°,70°,i＝1,2,3,…,8]，进行测量，分别得到垂直极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi V(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,8，分别得到水平极化波在这8个垂直角θi的测量值Pi H(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,8；同时接收天线在水平角
Figure FDA0002775933740000011
为
Figure FDA0002775933740000012
进行测量，分别得到垂直极化波在这9个水平角
Figure FDA0002775933740000013
的测量值
Figure FDA0002775933740000014
单位为W，j＝1,2,3…,8,9，分别得到水平极化波在这9个水平角
Figure FDA0002775933740000015
的测量值
Figure FDA0002775933740000016
单位为W，j＝1,2,3…,8,9；
2)、对步骤1)的测量值使用分段函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值Pi V(θ)、Pi H(θ)，i＝1,2,3…,8，分别使用功率分布函数PV(θ)、PH(θ)进行拟合，分别得到功率分布函数PV(θ)、PH(θ)的相关参数具体值；对步骤1)得到的测量值
Figure FDA0002775933740000017
分别使用功率分布函数
Figure FDA0002775933740000018
进行拟合，分别得到功率分布函数
Figure FDA0002775933740000019
的相关参数具体值，其中PV(θ)为垂直极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure FDA00027759337400000110
为垂直极化波在水平角
Figure FDA00027759337400000111
的功率分布函数，PH(θ)为水平极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure FDA00027759337400000112
为水平极化波在水平角
Figure FDA00027759337400000113
的功率分布函数；
3)、对步骤2)的功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure FDA00027759337400000114
以及
Figure FDA00027759337400000115
进行积分，得到入射波的总功率Ptotal，单位为W；
4)、通过步骤3)得到的总功率Ptotal，得到电磁辐射强度E，
Figure FDA00027759337400000116
上式中，E为电磁辐射强度，单位为V/m，Ptotal为入射波的总功率，单位为W，Z为射频电缆的阻抗，单位为Ω，AF为天线因子，单位为dB/m，ARF为电缆损耗，单位为dB。
2.如权利要求1所述的一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，所述步骤2)中，其特征在于，功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure FDA00027759337400000117
分别为：
Figure FDA00027759337400000118
Figure FDA00027759337400000119
Figure FDA0002775933740000021
Figure FDA0002775933740000022
上式中，PV(θ)为垂直极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure FDA0002775933740000023
为垂直极化波在水平角
Figure FDA0002775933740000024
的功率分布函数，PH(θ)为水平极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure FDA0002775933740000025
为水平极化波在水平角
Figure FDA0002775933740000026
的功率分布函数，A、B、C、D为常数，
Figure FDA0002775933740000027
为位置参数，单位为度，μ1、μ2、μ3、μ4、ρ1、ρ2、ρ3、ρ4为尺度参数，单位为度；
对步骤1)得到的测量值Pi V(θ)、Pi H(θ)，i＝1,2,3…,8，分别使用功率分布函数PV(θ)、PH(θ)进行拟合，得到参数A、B、
Figure FDA0002775933740000028
μ1、μ2、ρ1、ρ2的具体值；对步骤1)得到的测量值
Figure FDA0002775933740000029
Figure FDA00027759337400000210
分别使用功率分布函数
Figure FDA00027759337400000211
进行拟合，得到参数C、D、
Figure FDA00027759337400000212
Figure FDA00027759337400000213
μ3、μ4、ρ3、ρ4的具体值。
3.如权利要求1所述的一种四面为房子的基站电磁辐射测量方法，所述步骤3)中，其特征在于，对步骤2)的功率分布函数PV(θ)、PH(θ)、
Figure FDA00027759337400000214
以及
Figure FDA00027759337400000215
进行积分，得到入射波的总功率Ptotal：
Figure FDA00027759337400000216
上式中，Ptotal为入射波的总功率，单位为W，PV(θ)为垂直极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure FDA00027759337400000217
为垂直极化波在水平角
Figure FDA00027759337400000218
的功率分布函数，PH(θ)为水平极化波在垂直角θ的功率分布函数，
Figure FDA00027759337400000219
为水平极化波在水平角
Figure FDA00027759337400000220
的功率分布函数。
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