CN111273092A - 一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法。该方法通过频谱分析仪在时域下测量得到振幅值,通过测量得到的振幅值计算出电场值,通过得到的电场值分别计算出电场值的概率和累积分布概率,通过得到的电场值与电场值的概率在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合,通过得到的电场值与电场值的累积分布概率在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合,通过分析大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型参数计算出基站平均电磁辐射强度。本发明能够快速、精确地对大学校园区域基站平均电磁辐射强度进行预测,对大学校园区域基站电磁辐射暴露情况的研究有较大的参考价值,具有一定的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法。
背景技术
随着大学校园区域基站天线数量的迅速增加,越来越多的人担心基站发射的电磁辐射对健康造成的影响。基站天线的基本安全限值是根据人体内的特定吸收率给出的,但根据评估程序,在没有人体的情况下,电场强度通常作为依从性评估的参考水平。在电场强度评估中,一般需要测量6分钟内时间的平均根方电场作为评估标准。然而,由于要得到体积平均值,通常需要对人占空间中的电场进行扫描,所以每次扫描点的测量时间为6分钟,这是一个巨大的测量负担。
针对现有技术的不足,本发明提出一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法。该方法通过频谱分析仪在时域下测量得到振幅值,通过测量得到的振幅值计算出电场值,通过得到的电场值分别计算出电场值的概率和累积分布概率,通过得到的电场值与电场值的概率在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合,通过得到的电场值与电场值的累积分布概率在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合,通过分析大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型参数计算出基站平均电磁辐射强度。实验表明,本发明提出的方法能够准确地预测大学校园区域基站平均电磁辐射强度,并且节约测量时间。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,包括以下步骤:
1、一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)通过频谱分析仪在时域下测量,将频谱分析仪扫描时间设置为50ms,扫频宽度设置为0,分辨率带宽以及视频带宽都设置为300KHz,测量点数设置为1001个;
2)根据步骤1)频谱分析仪测量得到的1001个振幅值P,单位为dBm,计算出电场值E,单位为V/m;
3)建立大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数,并根据步骤2)得到的电场值计算电场值的概率,在MATLAB中将电场值与电场值的概率与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合,得到大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型的均值μ1和方差2δ1 2;
4)根据步骤2)得到的电场值计算电场值的累积分布概率,在MATLAB中将电场值与电场值的累积分布概率与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合,得到该累积分布函数的均值μ2和方差2δ2 2;
5)根据步骤3)步骤4)得到的均值计算出平均电磁辐射值。
2、如权利要求1所述的一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,所述步骤2)中,电场值计算如下:
上式中,E为电场值,单位为V/m,P为频谱分析仪测量得到的振幅值,单位为dBm,Z为射频电缆的阻抗,单位为Ω,AF为接收天线因子,单位为dB/m,ARF为测量系统的线缆损耗,单位为dB。
3、如权利要求1所述的一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,所述步骤3)中,电场值的概率计算如下:
上式中,P1(En)表示电场值为En的概率,En表示在n=1,2,3…n点处的电场值,单位为V/m,An表示电场值等于En的次数;
大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数如下:
上式中,f(E|μ1,δ1)为电场值E的大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数,exp为以自然常数e为底的指数函数,μ1为大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数的均值,单位为V/m,2δ1 2为大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数的方差,在MATLAB中,将电场值En与电场值的概率P1(En)与f(E|μ1,δ1)进行拟合得到μ1和2δ1 2的具体数值。
4、如权利要求1所述的一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,所述步骤4)中,电场值的累积分布概率计算如下:
P2(En)=P{E≤En}
上式中,P2(En)表示电场值E小于或等于En的概率,En表示在n=1,2,3…n点处的电场值,单位为V/m,P{E≤En}为电场值E小于或等于En的概率;
大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数如下:
上式中,F(E|μ2,δ2)为电场值E的大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数,sgn为电场值E的符号函数,exp为以自然常数e为底的指数函数,μ2为大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数的均值,单位为V/m,2δ2 2为大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数的方差,将电场值En与电场值的累积分布概率P2(En)与F(E|μ2,δ2)进行拟合得到μ2和2δ2 2的具体数值。
5、如权利要求1所述的一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,所述步骤5)中,平均电磁辐射值计算如下:
本发明的有益效果在于:通过频谱分析仪在时域下测量得到振幅值,通过测量得到的振幅值计算出电场值,通过得到的电场值分别计算出电场值的概率和累积分布概率,通过得到的电场值与电场值的概率在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合,通过得到的电场值与电场值的累积分布概率在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合,通过分析大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型参数计算出基站平均电磁辐射强度。该方法能够快速、精确地预测大学校园区域基站平均电磁辐射强度,对大学校园区域基站电磁辐射暴露情况的研究有较大的参考价值,具有一定的社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方案对本发明进一步详细说明。本实施例在以本发明内容为前提下进行,给出了详细的实施步骤,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例预测大学校园内宿舍楼附近的GSM基站电磁辐射强度,实验测量设备为便携式频谱分析仪Keysight FieldFox N9918A和周期对数天线HyperLOG 60180,天线因子AF为30dB/m,线缆损耗ARF为3dB,射频电缆的阻抗Z为50Ω。
本发明提供一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)通过频谱分析仪在时域下测量,将频谱分析仪扫描时间设置为50ms,扫频宽度设置为0,分辨率带宽以及视频带宽都设置为300KHz,测量点数设置为1001个;
2)根据步骤1)频谱分析仪测量得到的1001个振幅值P,单位为dBm,计算出电场值E,单位为V/m;
3)建立大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数,并根据步骤2)得到的电场值计算电场值的概率,在MATLAB中将电场值与电场值的概率与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合,得到大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型的均值μ1和方差2δ1 2;
4)根据步骤2)得到的电场值计算电场值的累积分布概率,在MATLAB中将电场值与电场值的累积分布概率与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合,得到该累积分布函数的均值μ2和方差2δ2 2;
5)根据步骤3)步骤4)得到的均值计算出平均电磁辐射值。
所述步骤1)中,通过频谱分析仪在时域下测量得到1001个振幅值P:(-43dBm-42dBm……-56dBm)。
所述步骤2)中,射频电缆阻抗Z=50Ω,接收天线因子AF=30dB/m,测量系统的线缆损耗ARF=3dB,将1001个振幅值(-43dBm-42dBm……-56dBm)分别代入公式:
如当振幅值P=-43dBm时,电场值E计算如下:
如当振幅值P=-42dBm时,电场值E计算如下:
如当振幅值P=-56dBm时,电场值E计算如下:
按照上述方法,那么最终可得到1001个电场值E为(0.0707V/m 0.0793V/m……0.0185V/m)。
所述步骤3)中,根据步骤2)得到的1001个电场值(0.0707V/m 0.0793V/m……0.0185V/m)代入公式计算电场值概率:
如在1001个电场值E中,电场值E=0.0707V/m次数出现了200次,P1(0.0707)电场值概率计算如下:
如在1001个电场值E中,电场值E=0.0793V/m次数出现了15次,P1(0.0793)电场值概率计算如下:
如在1001个电场值E中,电场值E=0.0185V/m次数出现了25次,P1(0.0185)电场值概率计算如下:
按照上述方法,那么最终可得到1001个电场值概率为(0.02 0.015……0.025);
通过电场值(0.0707V/m 0.0793V/m……0.0185V/m)与电场值的概率(0.020.015……0.025)在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合:
拟合得到大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型的参数μ1=0.0575V/m和2δ1 2=0.0143。
所述步骤4)中,根据步骤2)得到的1001个电场值(0.0707V/m 0.0793V/m……0.0185V/m)代入公式计算电场值累积分布概率:
P2(En)=P{E≤En}
如在1001个电场值E中,电场值E≤0.0707V/m的个数为350个,P2(0.0707)电场值累积分布概率计算如下:
如在1001个电场值E中,电场值E≤0.0793V/m的个数为650个,P2(0.0793)电场值累积分布概率计算如下:
如在1001个电场值E中,电场值E≤0.0185V/m的个数为95个,P2(0.0185)电场值累积分布概率计算如下:
按照上述方法,那么最终可得到1001个电场值累积分布概率为(0.35 0.65……0.095);
通过电场值(0.0707V/m 0.0793V/m……0.0185V/m)与电场值的累积分布概率(0.350.65……0.095)在MATLAB中与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合:
拟合得到大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数的参数μ2=0.0569V/m和δ2 2=0.0138。
所述步骤5)中,通过步骤3)步骤4)得到的均值μ1=0.0575V/m,μ2=0.0569V/m计算平均电磁辐射强度:
本实施例使用频谱分析仪对大学校园内宿舍楼附近的GSM基站电磁辐射强度进行了测量,测量值为0.0558V/m,与本发明所使用方法的预测值基本一致,说明利用此方法可以准确、快速地对大学校园区域基站平均电磁辐射强度进行预测,验证了本发明所使用方法的有效性。
Claims (5)
1.一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)通过频谱分析仪在时域下测量,将频谱分析仪扫描时间设置为50ms,扫频宽度设置为0,分辨率带宽以及视频带宽都设置为300KHz,测量点数设置为1001个;
2)根据步骤1)频谱分析仪测量得到的1001个振幅值P,单位为dBm,计算出电场值E,单位为V/m;
3)建立大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数,并根据步骤2)得到的电场值计算电场值的概率,在MATLAB中将电场值与电场值的概率与大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型进行拟合,得到大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数模型的均值μ1和方差2δ1 2;
4)根据步骤2)得到的电场值计算电场值的累积分布概率,在MATLAB中将电场值与电场值的累积分布概率与大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数进行拟合,得到该累积分布函数的均值μ2和方差2δ2 2;
5)根据步骤3)步骤4)得到的均值计算出平均电磁辐射值。
3.如权利要求1所述的一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,所述步骤3)中,电场值的概率计算如下:
上式中,P1(En)表示电场值为En的概率,En表示在n=1,2,3…n点处的电场值,单位为V/m,An表示电场值等于En的次数;
大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数如下:
上式中,f(E|μ1,δ1)为电场值E的大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数,exp为以自然常数e为底的指数函数,μ1为大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数的均值,单位为V/m,2δ1 2为大学校园区域电磁辐射概率分布密度函数的方差,在MATLAB中,将电场值En与电场值的概率P1(En)与f(E|μ1,δ1)进行拟合得到μ1和2δ1 2的具体数值。
4.如权利要求1所述的一种大学校园区域基站平均电磁辐射预测方法,所述步骤4)中,电场值的累积分布概率计算如下:
P2(En)=P{E≤En}
上式中,P2(En)表示电场值E小于或等于En的概率,En表示在n=1,2,3…n点处的电场值,单位为V/m,P{E≤En}为电场值E小于或等于En的概率;
大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数如下:
上式中,F(E|μ2,δ2)为电场值E的大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数,sgn为电场值E的符号函数,exp为以自然常数e为底的指数函数,μ2为大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数的均值,单位为V/m,2δ2 2为大学校园区域电磁辐射概率密度累积分布函数的方差,将电场值En与电场值的累积分布概率P2(En)与F(E|μ2,δ2)进行拟合得到μ2和2δ2 2的具体数值。
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