北邮电磁场与电磁波测量实验报告7(5700字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.5.30

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:微波天线方向图测试实验 学院:电子工程学院

班级:2010211203班

学号:10210863

姓名:张俊鹏

20xx年5月23日

一、实验目的

微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分,微波信息的质量与天线性能密切相关。通常,微波天线都为面式天线,验证这类天线的性能,首先是通过测量来实现的。本次实验的主要目的就是研究天线发射微波信号后接受的状况,并通过矢量网络分析仪来分析接受电磁波的特点,给出矢量分析图形,直观的得到各方向的长枪分布特点,从而进一步研究微波天线的通信状况。

二、微波天线的主要技术参数

1.方向性

(1)方向性图

天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波,天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量(或场强)在空间各点分布的情况,它是描述天线的主要传输之一。

天线的方向性图是一个立体图形。它的特性可以用两个互相垂直的平面(E平面和H平面)内方向性图来描述。如下图1所示。

图1 天线方向性图

天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图

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越尖锐,表示辐射能量越集中,相反则能量分散。若天线将电磁能量

均匀地向四周辐射,方向性图就变成一球面,称作无方向性,这就是一理想点源在空中辐射场。天线方向性图可通过测试来绘制,如测得的是功率,即可绘出功率方向性图,如测得的是场强,则绘出场强方向性图,但两者图形形状是完全一样的。通常图形方向性图有多个叶瓣,其中最大辐射方向的是叶瓣,称主瓣,其余称副瓣(或旁瓣)。在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。

? 方向性图主瓣宽度

方向性图主瓣宽度是指半功率点(功率下降为最大辐射方向功率一半之点)之间宽度,它是由主瓣最大值“1”下降到“0.5”处两点与零点连接形成的夹角,用2θ0.5来表示,如图2所示。

图2 方向性图主瓣副瓣示意

? 方向性图主瓣零点角

如图2所示,方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角,用2θ0来表示。

? 方向性图副瓣电平

方向性图副瓣功率电平表示副瓣功率电平相对于主瓣功率电平的比值,一般用分贝(dB)来表示,即:

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副瓣电平 = 10 lg 功率方向性图副瓣最大值dB (1) 功率方向性图主瓣最大值

一般希望副瓣电平越低(即负值越大)越好。

(2)方向性系数

上述方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态,但它是一个相对值,为了定量描述天线集中辐射程度,引进了方向性系数这一概念。方向性系数定义是:在同一距离及相同辐射条件下,某一天线最大辐射方向性上辐射功率密度Smax(或场强平方E2max)与无方向天线(点源)辐射功率密度S0(或场强平方E20)之比,用D来表示:

SmaxD = 辐射功率相同 =S0E022 辐射功率相同 (2)

可见,方向性越尖锐的天线D越大,相反则D越小,若D=1,则表示为无方向性天线,是一个理想点源辐射场。

2.天线效率

一般来说构成天线的导体和绝缘介质都有一定的能量损耗,输入天线的功率不可能全部转化为自由空间电磁波的辐射功率,我们把天线辐射功率Pr与天线输入功率之比称作天线效率,即:

ηa=Pr/Pi (3) 通常微波天线的效率都很高,ηa接近于1。另外需要值得提出的是这里定义的天线效率并没有包含因天线与馈线传输系统失配引起的损耗,如考虑到天线输入端的反射系数Γ,则天线总效率为:

ηA=(1-|Γ2|)?ηa (4)

3.增益系数(增益)

增益系数简称增益,它的定义是:在同一距离及相同输入功率的条件下,某一天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强平方E2max)与无方向天线(理想点源)的辐射功率密度S0(或场强平方E20)之比,用G来表示:

Smax G = 输入功率相同 = 输入功率相同 (5)2S0E02

比较(2)、(3)、(4)式可见:

Smaxηa?maxG = 输入功率相同 = 输入功率相同 S0S0

即 G=ηa?D (6) 可见,增益系数是综合衡量天线能量转换效率和方向性的参数,它是方向性系数与天线效率的乘积。在实际应用中,天线增益系数与方向系数为重要的参量,尽管它们之间密切相关。

对于微波面式天线,它们的转换效率都很高,ηa=1,因此G=D。分析证明,对于微波面式天线,它的增益系数与天线口径大小有如下关系:

4 π Se4 π SG = = ? ηe (7) λ2λ2

式中:S为天线辐射口面的实际面积;ηe为口面利用系数,或称口径效率,它主要是由口面上电磁场振幅分布和相位分布决定的。当口面分布均匀且同相时,ηe=1,可获得最大增益,由(7)式可见:

Se=S?ηe (8) Se称为天线口径有效面积。

对于无方向天线(理想点源)来说,G=D=1,它的有效面积为:

λ2

Se==S0 (9) 4π

增益系数一般用分贝表示:

GdB=10lgG(dB) (10)

4.天线阻抗

天线阻抗是指天线输入端口向天线辐射口方向看过去的输入阻抗,它取决于天线结构和工作频率。只有天线的输入阻抗与馈线阻抗良好匹配时,天线的转换效率才最高(参见4式),否则将在天线输入端口上产生反射,在馈线上形成驻波,从而增加了传输损耗。大多数天线输入阻抗的匹配是在工程设计中采用近似计算,然后通过实验测量,修正来确定的。

5.天线极化

天线极化是指天线最大辐射方向上的电场强度(E)矢量的取向。由于电场与磁场有恒定的关系,故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。线极化是一种比较常用的极化方式,线极化又可分为“垂直极化和水平极化”,前者电场矢量与地面垂直,后者则与地面平行。

6.频带宽度

天线所有的电参数都与工作频率有关,任何天线的工作频率都有一定服务。当工作频率偏离中心工作偏离f0时,天线的电参数将变差。天线的频带宽度是指天线可以正常工作的频率范围,在这范围内天线的方向性图、增益、阻抗等技术参数都在指标允许的范围内变化。

三、实验仪器

1.矢量网络分析仪

网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。标量网络分析仪只能测量网络的幅频特性,而矢量网络分析仪可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。通过测量被测网络(被测件)对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响,来表征被测网络的特性。因此,矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪,是微波电路设计和测试工程师必不可少的测量仪器。主要用于测量放大器、天线、微波元器件(电缆、滤波器、分路器、开关、接插件)参数的测试验证。

图3 网络分析仪的4个主要部分

虽然不同的网络分析仪在设计细节方面有所差别,但所有的网络分析仪都包含4个基本部分,如上图3所示。

? 提供入射信号的信号源。

? 信号分离器分离入射、反射和传输信号。

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? 接收机把高频信号转换为较低频率(中频)的信号。

? 处理和显示系统对较低频率的信号进行处理,并显示经检测和导出的信息。

(1)信号源

为激励被测器件,信号源必须在整个感兴趣的频率范围内提供入射波。被测器件通过传输和反射对激励波做出响应。被测器件的频率响应通过信号源扫频确定。测量结果受到多种信号源参数的影响,包括频率范围、功率范围、频率稳定度和信号纯度等。在矢量网络分析仪中广泛采用合成扫频信号源。

(2)信号分离

网络分析仪的下一项任务是分离入射、反射和传输信号,从而测量它们各自的幅度和相位。矢量网络分析仪均采用定向耦合器方法分离信号。用做信号分离功能的硬件通常称为“测试装置”。测试装置可能是单独的盒子,或者集成在网络分析仪内部。

(3)接收机

网络分析仪的接收机把RF或微波能量转换为较低的IF信号,从而简化了精确的检测任务。标量网络分析仪采用宽带的晶体检波技术,矢量网络分析仪采用窄带的锁相接收机技术。采用调谐接收机能提供最好的灵敏度和动态范围,还能抑制谐波和寄生信号。窄带中频滤波器产生相当低的本底噪声,结果显著地改善了灵敏度。矢量网络分析仪的接收机的最小等效带宽达10Hz。

(4)处理和显示系统

一旦检测到RF或微波能量,矢量网络分析仪必须处理和显示各种测量。矢量网络分析仪是一种多通道仪器,至少有一个通道作为基准通道,一个通道作为测试通道。矢量网络分析仪的显示功能强大灵活,如多种标记功能、极限线功能,为测试带来很大便利。

2.角锥喇叭天线

本实验测量系统采用的是天线是一对角锥喇叭天线。这是一种广泛使用的微波天线,它具有结构简单,馈电方便,频带较宽,增益高等整体优点,不仅在微波通信工程中大量用作反射面通信的馈源,且还用来作文对其它通信进行校正和测量的通用标准通信。

喇叭天线是由逐渐张开的波导构成。如图4所示。逐渐张开的过渡段既可以保证波导与空间的良好匹配,又可以获得较大的口径尺寸,以加强辐射的方向性。喇叭天线根据口径的形状可分为矩形喇叭天线和圆形喇叭天线等。图4中图(a)保持了矩形波导窄边不变,逐渐展开宽边而得到H面扇形喇叭;图(b)保持矩形波导宽边不变逐渐展开窄边而得到E面扇形喇叭;图(c)就是我们实验所采用的,宽边和窄边同时展开而成的角锥喇叭天线;图(d)为圆波导逐渐展开形成的圆锥喇叭。

(a) (b) (c) (d)

图4 四种不同的喇叭天线

角锥喇叭天线的主要技术参数为:

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G = 4π ap?bp

λ2

?2θ0.5? E = 530

?2θ0.5? H = 800λ (11) bpλ ap

式中ap,bp为角锥喇叭天线辐射端口的尺寸。

我们实验选用的角锥喇叭天线的口径(E×H)尺寸为150×115mm2,输入端口为标准BJ-100波导,经上式计算得:

? 工作频率范围:8.2~12.4GHz

? 天线增益(9.37GHz):约23dB

? (2θ0.50)E=14.70;(2θ00.5)H=17(9.37GHz)

四、测量方法及测量步骤

本实验的测量的方法有两种:

1.固定天线法:被测天线不动以它为圆心在等圆周上测得场强的方式。

2.旋转天线法:标准天线不动为发射天线,而待测天线为接收天线,而自身自旋一周所测的方向图。演示实验采用的是旋转天线的方法。

测量步骤:

旋转天线法: 可动天线每改变一个角度(大约2°)记录下来一个数值(检波器或小功率计指示),改变一周即得到360度范围内的方向图。

五、测量结果及分析

1.基本信息

测试日期:2013-05-18 14:50

测试标准:GB003

测试内容:微波天线方向图测试

旁瓣宽度:

-3.0db : 35.07

-6.0db : 52.04 -15.0db : 222.02 -10.0db : 68.05

2.实验数据表格

实验中的方向测试数据记录如下表1所示。

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表1 微波天线测量数据表

从表中数据可以看到,天线几乎每转动2度测量一个数据,根据这一组数据绘制方向图,刚好形成一个圆图样式。

3.方向图

矢量网络分析仪根据所测得的数据绘制成了如下页图5所示的方向图,该图更为直观的反映了接收天线一周的磁场强度变化情况,可以看出在靠近0度附近所受到的干扰较小,而靠近180度附近所受干扰较大,也更加的不稳定。

4.数据分析

通过分析图5所示的方向图可以看出,接收喇叭天线开始转动初

始时期与最后收尾回归时期,接收到的场强在圆图上像一个对称的纺锤形,但是当角度越来越大后,特别是45度之后,辐射圆图开始变得不规则,在某些角度变得凹凸不平,使图形非对称。方向性图的主

图5 测量得到的方向图

瓣比副瓣略大,不过理论上的副瓣应该是很小的。当角度来到180度附近,理论上此时接收的电磁波强度应该很小,但只有在135度附近强度回归为零附近,而在大多数角度下,接收波的强度依然很大,这表明该实验受测试环境的影响很大,比如墙壁的反射和吸收以及屋内

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仪器的反射和吸收等都会带来一定影响虽然在图形下半部分总体误

差较大,但是在正负45度角之内的部分,圆图反映出的接收情况还是十分美观的。

六、实验总结

本实验存在一定的实验误差,如前所述主要是因为实验室空间狭小、物品较多,存在较大的反射、折射等问题,因此如果条件允许应该尽可能在空旷场所进行。同时实验对人体辐射较大,为了保护好自己应该远距离开展实验。

本次的微波天线方向图的实验是在两个实验室完成的,首先我们在教三的微波分析实验室观听老师讲解了微波发射与接收实验仪器,分析了实验原理和相关步骤,之后又回到了教四进行远程控制,观察接收天线转动的实验过程和数据记录、绘图的过程。实验中我们认识到了角锥喇叭天线、矢量网络分析仪等高级实验仪器,学习了天线发射与接收,以及数据处理的实验过程,结合以往的电磁场与微波课程知识,使得我们更好更深入的了解了实验原理,并从中体会到了很大的乐趣。本次实验应该是本学期最后一次实验了,不过通过这学期的电磁场实验的学习,我对电磁场与微波的相关知识有了更为浓厚的兴趣。


第二篇:北邮电磁场与电磁波实验报告 12300字

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

北邮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

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1、实验目的

2、掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法;

3、研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律;

4、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;

5、通过实地测量,分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系;

6、研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。

7、实验内容

利用DS1131场强仪,实地测量信号场强

8、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;

9、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;

10、研究建筑物穿透损耗的变化规律。

11、实验原理

12、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,因此接收功率不同,这样就会观察到衰落现象。在阴影衰落的情况下,移动台被建筑物遮挡,它所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,他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,特定位置的接收功率为随机对数正态分布即:

Pr(d)[dBm]?r(d)[dBm]?X??r(d0)[dBm]?10nlog(d/d0)?X? 其中,X?为0均值的高斯分布随机变量,单位为dB,标准偏差为?,单位也是dB。

对数正态分布描述了在传播路径上,具有相同的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的分析阴影的随机效应。它的概率密度函数是:

第2页

(x?m)2

f(x)?22?应用于阴影衰落时,上式中的x表示某一次测量得到的接受功率,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,单位为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,大气变化也会导致慢衰落。但在测量的无线信道中,大气变化所造成的影响要比阴影效应小得多。

13、大尺度路径衰落

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:用于测量发射机和接收机之间信号的平均衰落,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?d0??10nlog?d/d0?

即平均接收功率为:

r(d)[dBm]?Pt[dBm]?PL(d0)?10nlog(d/d0)?r(d0)[dBm]?10nlog(d/d0)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。

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。

14、自由空间模型

15、布灵顿模型

16、EgLi模型

17、Hata-Okumura模型

18、建筑物的穿透损耗定义

建筑物的穿透损耗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之差。

第3页

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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在同一位置室内测量的信号平均场强,用公式表示为: ?P?1

N?i?1Pi(outside)?N1M(inside)P ?jj?1M

?P是穿透损耗,单位dB,Pj是在室内所测的每一点的功率,单位dB?v,共M个

点,Pi是在室外所测的每一点的功率,单位dB?v,共N个点。

19、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。

20、实验步骤

1、选择实验对象

这次实验数据采集地点我们选择了教三内部。在选频方面,我们采用的是低频测量,频点选用的是107.3MHz

2、数据采集

利用场强仪DS1131测量无线信号的强度(单位dBmW),围绕教三内部墙壁,小广场以及部分的教室,此外,测量时以两步为一个测量点进行测量,数据基本保证平均取点。

第4页

3、数据录入

将测量得到的数据录入Excel表格,分别以墙壁,教室走廊,小广场,小教室内部为一张单独的sheet,总计523个数据

4、数据处理流程

采集到的数据有500多组,需要对数据进行细致的处理以便得到明确的结论。下图所示为数据处理的流程图。

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21、matlab程序

%----------------------------------------------------

%分析小教室内部情况

tb4etow=-1.*[67.2,50.3,63.6,58.6,67.2,54.1,51.9,49.6,51.3,54.9,59.9, 48.2,41.4,45.6,47.6,45.2,48.2,39.5,50.2,57.2,55.6,50.6,52.3,54.3, 60.1,54.7,66.3,59.8,60.2,58.1,64.3,49.6,57.6,56.7,62.4,56.3,56.7, 45.2,56.7,45.2,56.7,52.1,42.3,45.6,63.6,50.1,48.4,51.5,58.8,53, 63.8,62.6,68.7,61.2,67.7,64.6,74.2,70.9,69.2,63.2,65.9];

figure(11)

subplot(1,2,1);

hist(tb4etow)%画样本数目直方图

axis([-75,-35,0,15]);

grid on

str={'小教室内部';'信号电平概率分布直方图'};

title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('样本数目(个)');

第5页

legend('实际样本分布');

h = get(gca,'Children');%设置颜色

set(h,'FaceColor',[.8 .8 1])

min1=min(tb4etow)%最小值

max1=max(tb4etow)%最大值

mean1=mean(tb4etow)%均值

std1=std(tb4etow)%标准差

subplot(1,2,2)

x=-75:0.5:-35;

y=normpdf(x,mean1,std1);%在相同均值标准差下,画正态分布图 plot(x,y,'r')

axis([-75,-35,0,0.2]);

hold on

[n,m]=hist(tb4etow);%在同一坐标系下,画出统计概率图

plot(m,n/95)

legend('μ,σ相同的正态分布','样本概率分布')%显示图例 grid on

text(-45,0.11,['最大值= ',num2str(max1)]);%在图中标明最值 text(-45,0.09,['最小值= ',num2str(min1)]);

text(-45,0.07,['平均值= ',num2str(mean1,'%.2f\n')]); text(-45,0.05,['标准差= ',num2str(std1,'%.2f\n')]); str={'小教室内部';'信号电平概率分布曲线与正态分布比较'}; title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('概率p(x)');

第6页

本组数据相比衰减较小,信号较强,但是标准差也比较大。可能是由于小教室采样点有限,造成数据标准差过大,图形也有大致的高斯分布图样。

tb1etow=-1.*[69.3,65.5,72.9,71.3,63.1,77.2,71.8,71.4,74.8,72.8,74.5,72.3,

74.2,66.1,67.8,69.5,70.9,75.7,62.1,66.8,68.1,66,72.7,64.1,72.3,64.6, 68.3,69.1,73.1,78.4,67.8,67.2,72.6,71.6,76.4,66.8,68,73.8,69.5,70.5, 70.6,64.9,67.5,72.9,73,69.4,72.3,73.8,78.1,75.6,71.1,74.1,71.9,73.5, 67.8,70.6,68.8,68.6,75.9,71.2,71.8,67.8,77.2,76.7,72,68.1,66.6,75,72.9,70.9,68.8,64,68.1,70.5,69.1,71.2,66.3,67.5,73.9,69.9,67.4,75,69.5,65.3,65,68.1,66.6,75,72.9,70.9,68.8,64,68.1,70.5,69.1,71.2,66.3,67.5,73.9, 69.9,67.4,75,69.5,65.3,65,68.1,66.7,69,71.3,73.5,68.1,66.5,64.5,67.8, 66.2,66.5,69.3,67.7,65.8,65,64.1,64.4,63.5,68.5,60.5,67.3,70.1,67.2, 64.8,73.1,66,70.5,69.5,66.6,62.8,72.7,67.8,61.3,64.4,68.8,61.8,68.2, 67.1,63.3,68.4,70.3,70.5,66.7,66.1,64.1,73.5,60.6,68.8,60.9,69,68.8, 68.7,66.1,70.1,69.6,70.5,67.7,63.2,67.4,63,66,68,63.7,67.7,68.2,

第7页

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70.6,66.1,65.3,73,69.3,64.2,66.9,66.5,71.2];

figure(11)

subplot(1,2,1);

hist(tb1etow)%画样本数目直方图

axis([-80,-60,0,60]);

grid on

str={'长走廊';'信号电平概率分布直方图'};

title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('样本数目(个)');

legend('实际样本分布');

h = get(gca,'Children');%设置颜色

set(h,'FaceColor',[.8 .8 1])

min1=min(tb1etow)%最小值

max1=max(tb1etow)%最大值

mean1=mean(tb1etow)%均值

std1=std(tb1etow)%标准差

subplot(1,2,2)

x=-80:0.5:-60;

y=normpdf(x,mean1,std1);%在相同均值标准差下,画正态分布图 plot(x,y,'r')

axis([-80,-60,0,1]);

hold on

[n,m]=hist(tb1etow);%在同一坐标系下,画出统计概率图 plot(m,n/46)

legend('μ,σ相同的正态分布','样本概率分布')%显示图例 grid on

text(-65,0.4,['最大值= ',num2str(max1)]);%在图中标明最值 text(-65,0.3,['最小值= ',num2str(min1)]);

text(-65,0.2,['平均值= ',num2str(mean1,'%.2f\n')]); text(-65,0.1,['标准差= ',num2str(std1,'%.2f\n')]); str={'长走廊';'信号电平概率分布曲线与正态分布比较'}; title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('概率p(x)');

第8页

本组数据与高斯分布吻合型较好,也符合地形造成阴影衰落的特点。

tb1etow=-1*[63.2,68.8,70.1,68.4,66.1,63.1,64.2,60.2,69.8,68.6,69.4, 71.5,66.4,75.7,69,75.6,64.4,58.7,64.4,65.7,59.7,65.6,62.8,60.1,70.1, 65.5,65.6,67.3,67.9,67.9,65.6,62,61.2,62.6,64.2,64.6,63.2,56.8,57.3, 60.1,59.2,61.3,60.6,70,67.4,63.7,65,64.6,65.8,69.7,70.3,73.6,71.3,69.2,71.2,

70.7,77.3,68.6,72.7,65.2,72.8,74.6,71.7,72.3,66,63.7,77.8,68,64.3,68, 77.4,69.3,69.4,75,66.7,63.7,65.4,64.1,72.4,68.8,71.7,72.5,72.2,76.8, 75.7,65.6,73.6,67.6,68.2,60.1,64.6,61.2,63.8,61.5,65.2,68.3,76.7,66.1, 72.8,73.7,70.7,72.7,71.6,66.2,72.9,73,68.2,65.6,72.7,75.8,66.9,67.3,73,71.2,64.6,71,66.8,59.9,67.8,65.2,66.2,66.4,63.7,58.5,60.2,60.4,63.2, 64.5,64.2,75.4,67.3,58.2,65.9,58.3,59.2,56.8,62.4,62.2,56.1,49.3,52.1, 54.6,53.3,56.2,57.7,61.2,63.7,69.7,66.2,66.8,63.9,64,62.2,59.2,66.8, 73.2,69.8,64.6,74.2,71.2,62.1,63.2,60.7,73.2,65.6,68.3,70,61.4,72.3, 71.2,63.2,61,66.8,76.2,73.6,72.1,67.6,62.4,66.9,58.3,58.1,64.3,56.3, 67.9,65.3,61.6,71.1,63.3,70,75.4,70.1,69.3,68,74.4,71.1,62.8,68.1,69,

第9页

北邮电磁场与电磁波实验报告

68.7,66.2,63.3,68.6];

figure(11)

subplot(1,2,1);

hist(tb1etow)%画样本数目直方图

axis([-90,-40,0,50]);

grid on

str={'教三墙壁一圈';'信号电平概率分布直方图'};

title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('样本数目(个)');

legend('实际样本分布');

h = get(gca,'Children');%设置颜色

set(h,'FaceColor',[.8 .8 1])

min1=min(tb1etow)%最小值

max1=max(tb1etow)%最大值

mean1=mean(tb1etow)%均值

std1=std(tb1etow)%标准差

subplot(1,2,2)

x=-90:0.5:-40;

y=normpdf(x,mean1,std1);%在相同均值标准差下,画正态分布图 plot(x,y,'r')

axis([-90,-40,0,1]);

hold on

[n,m]=hist(tb1etow);%在同一坐标系下,画出统计概率图 plot(m,n/46)

legend('μ,σ相同的正态分布','样本概率分布')%显示图例 grid on

text(-53,0.2,['最大值= ',num2str(max1)]);%在图中标明最值 text(-53,0.15,['最小值= ',num2str(min1)]);

text(-53,0.10,['平均值= ',num2str(mean1,'%.2f\n')]); text(-53,0.05,['标准差= ',num2str(std1,'%.2f\n')]); str={'教三墙壁一圈';'信号电平概率分布曲线与正态分布比较'}; title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('概率p(x)');

第10页

信号强度分布均匀,整体看来比较契合高斯分布,相比起来标准差也较小。整体地形没有太大变化 tb1etow=-1.*[69.3,67.6,67.5,65.5,65.6,65.3,66.3,71.3,67.6,68.3,63.4, 62.4,

64.9,65.5,63.6,71.3,71.2,66.5,62.8,69.9,74.2,65.5,67.5,64.1,65,62.6, 76.8,66.4,62.8,64.3,68.6,67.8,73.6,74.7,67.4,76.1,72.5,66.3,70.9,62.9, 72.7,70.3,63.1,66.9,65.1,73,68.8,69.9,67.1,69,71.6,68.1,70.1,68.8,72.9, 73.2,67.7,72.3,72.5,70.7,72.6,70,63.6,73.6,72.5,75.9,62.8,76.6,71.9, 72.3,70.7,68,71.9,72.3,76,72.8,73.7,75.1,71.8,68.9,66.1];

figure(11)

subplot(1,2,1);

hist(tb1etow)%画样本数目直方图

axis([-80,-60,0,15]);

grid on

str={'教三小广场';'信号电平概率分布直方图'};

title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

第11页

北邮电磁场与电磁波实验报告

ylabel('样本数目(个)');

legend('实际样本分布');

h = get(gca,'Children');%设置颜色

set(h,'FaceColor',[.8 .8 1])

min1=min(tb1etow)%最小值

max1=max(tb1etow)%最大值

mean1=mean(tb1etow)%均值

std1=std(tb1etow)%标准差

subplot(1,2,2)

x=-80:0.5:-60;

y=normpdf(x,mean1,std1);%在相同均值标准差下,画正态分布图 plot(x,y,'r')

axis([-80,-60,0,0.3]);

hold on

[n,m]=hist(tb1etow);%在同一坐标系下,画出统计概率图

plot(m,n/46)

legend('μ,σ相同的正态分布','样本概率分布')%显示图例 grid on

text(-65,0.11,['最大值= ',num2str(max1)]);%在图中标明最值 text(-65,0.09,['最小值= ',num2str(min1)]);

text(-65,0.07,['平均值= ',num2str(mean1,'%.2f\n')]); text(-65,0.05,['标准差= ',num2str(std1,'%.2f\n')]); str={'教三小广场';'信号电平概率分布曲线与正态分布比较'}; title(str);

xlabel('电平值(dBmw)');

ylabel('概率p(x)');

第12页

图形出现两个极大值,而在中间出现了极小值,完全不符合高斯模型,很大一部分原因是数据的采样值较少。

22、误差分析与解决

23、实验时我们选取了教三一层进行测量,但是由于教三门窗比较多,有些开,有些关,,给实验带来一定的影响,阴影衰落也有所不同。

24、实验中,我们尽量每两步测一个数据,但是步长不准确带来了距离上的误差。

25、记录数据时,场强仪的跳动变化比较大,我们只能凭感觉找平均值,所以读数会有较大误差。

26、由统计产生的高斯分布需要大量数据,我们只记录了不到五百个数据,最少的一组才60多个数据,数目偏少,故对于高斯分布拟合程度不算高。

第13页

北邮电磁场与电磁波实验报告

27、分工安排

整个过程都是一起合作完成,一起测量,学习matlab相关函数,编程,探讨分析结果和撰写报告。

28、心得体会 本次实验的比较简单,只是比较繁琐,需要细心地记录数据,以及周围环境,数据量比较大。然而本次实验真正的收获应该是,做实验的过程,思考问题的方法,与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅。还有我想我和搭档协作的精神,对我今后的人生也会有很大的帮助

29、附录:

教三小广场

69.3,67.6,67.5,65.5,65.6,65.3,66.3,71.3,67.6,68.3,63.4,62.4,

64.9,65.5,63.6,71.3,71.2,66.5,62.8,69.9,74.2,65.5,67.5,64.1,65,62.6, 76.8,66.4,62.8,64.3,68.6,67.8,73.6,74.7,67.4,76.1,72.5,66.3,70.9,62.9, 72.7,70.3,63.1,66.9,65.1,73,68.8,69.9,67.1,69,71.6,68.1,70.1,68.8,72.9, 73.2,67.7,72.3,72.5,70.7,72.6,70,63.6,73.6,72.5,75.9,62.8,76.6,71.9, 72.3,70.7,68,71.9,72.3,76,72.8,73.7,75.1,71.8,68.9,66.1

教三墙壁

63.2,68.8,70.1,68.4,66.1,63.1,64.2,60.2,69.8,68.6,69.4,

71.5,66.4,75.7,69,75.6,64.4,58.7,64.4,65.7,59.7,65.6,62.8,60.1,70.1, 65.5,65.6,67.3,67.9,67.9,65.6,62,61.2,62.6,64.2,64.6,63.2,56.8,57.3, 60.1,59.2,61.3,60.6,70,67.4,63.7,65,64.6,65.8,69.7,70.3,73.6,71.3,69.2,71.2,

70.7,77.3,68.6,72.7,65.2,72.8,74.6,71.7,72.3,66,63.7,77.8,68,64.3,68, 77.4,69.3,69.4,75,66.7,63.7,65.4,64.1,72.4,68.8,71.7,72.5,72.2,76.8, 75.7,65.6,73.6,67.6,68.2,60.1,64.6,61.2,63.8,61.5,65.2,68.3,76.7,66.1, 72.8,73.7,70.7,72.7,71.6,66.2,72.9,73,68.2,65.6,72.7,75.8,66.9,67.3,73,71.2,64.6,71,66.8,59.9,67.8,65.2,66.2,66.4,63.7,58.5,60.2,60.4,63.2, 64.5,64.2,75.4,67.3,58.2,65.9,58.3,59.2,56.8,62.4,62.2,56.1,49.3,52.1, 54.6,53.3,56.2,57.7,61.2,63.7,69.7,66.2,66.8,63.9,64,62.2,59.2,66.8, 73.2,69.8,64.6,74.2,71.2,62.1,63.2,60.7,73.2,65.6,68.3,70,61.4,72.3, 71.2,63.2,61,66.8,76.2,73.6,72.1,67.6,62.4,66.9,58.3,58.1,64.3,56.3,

第14页

67.9,65.3,61.6,71.1,63.3,70,75.4,70.1,69.3,68,74.4,71.1,62.8,68.1,69, 68.7,66.2,63.3,68.6

走廊

69.3,65.5,72.9,71.3,63.1,77.2,71.8,71.4,74.8,72.8,74.5,72.3,

74.2,66.1,67.8,69.5,70.9,75.7,62.1,66.8,68.1,66,72.7,64.1,72.3,64.6, 68.3,69.1,73.1,78.4,67.8,67.2,72.6,71.6,76.4,66.8,68,73.8,69.5,70.5, 70.6,64.9,67.5,72.9,73,69.4,72.3,73.8,78.1,75.6,71.1,74.1,71.9,73.5, 67.8,70.6,68.8,68.6,75.9,71.2,71.8,67.8,77.2,76.7,72,68.1,66.6,75,72.9,70.9,68.8,64,68.1,70.5,69.1,71.2,66.3,67.5,73.9,69.9,67.4,75,69.5,65.3,65,68.1,66.6,75,72.9,70.9,68.8,64,68.1,70.5,69.1,71.2,66.3,67.5,73.9, 69.9,67.4,75,69.5,65.3,65,68.1,66.7,69,71.3,73.5,68.1,66.5,64.5,67.8, 66.2,66.5,69.3,67.7,65.8,65,64.1,64.4,63.5,68.5,60.5,67.3,70.1,67.2, 64.8,73.1,66,70.5,69.5,66.6,62.8,72.7,67.8,61.3,64.4,68.8,61.8,68.2, 67.1,63.3,68.4,70.3,70.5,66.7,66.1,64.1,73.5,60.6,68.8,60.9,69,68.8, 68.7,66.1,70.1,69.6,70.5,67.7,63.2,67.4,63,66,68,63.7,67.7,68.2, 70.6,66.1,65.3,73,69.3,64.2,66.9,66.5,71.2

小教室内部

67.2,50.3,63.6,58.6,67.2,54.1,51.9,49.6,51.3,54.9,59.9,

48.2,41.4,45.6,47.6,45.2,48.2,39.5,50.2,57.2,55.6,50.6,52.3,54.3, 60.1,54.7,66.3,59.8,60.2,58.1,64.3,49.6,57.6,56.7,62.4,56.3,56.7, 45.2,56.7,45.2,56.7,52.1,42.3,45.6,63.6,50.1,48.4,51.5,58.8,53,

63.8,62.6,68.7,61.2,67.7,64.6,74.2,70.9,69.2,63.2,65.9

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