考虑功率分配情形下

1、考虑功率分配的情形下，研究单基站覆盖范围内任意一点功率密度计算方法 姓名：薛真真 学号：S130101203主要内容1.研究背景2.基站电磁辐射场区的划分3.近场区功率密度计算方法4.远场区功率密度计算方法 研究背景 近年来,人们对移动通信基站电磁辐射的担心越来越重，甚至发展成“恐辐心理”，城市中的移动通信基站也越来越密集，移动基站所产生的电磁辐射对周围环境的影响，越来越受到人们的重视。大量科学实验证实，过量的电磁辐射是有害的，但是当电磁辐射水平在比较小的范围内时，对人体是安全的，无害的。v 大功率地面站发射天线辐射和功率漏失对周围环境的辐射是重要的电磁污染源，因此计算地面站发射天线的功率密度

2、，确定天线功率密度是否满足国家标准规定的电磁辐射安全限值是很重要的。v 移动通信基站对周围电磁辐射环境的影响主要是由其发射天线发射的电磁波造成的，文中还对等效辐射功率进行了说明，可以为后续电磁辐射分析提供依据。 电磁辐射场区的划分 根据离天线口径的距离，在工程上讨论天线辐射场区时，一般可分为感应区、近场区和远场区。 1.感应近场区 r/4 其中，为电磁波的波长（m）。 由于电磁感应场区范围很小，一般可不用考虑，在工程中讨论天线辐射场区时，只进行近场区与远场区的划分。2.辐射近场区 辐射近场区观测点到天线的距离r在如下范围， /4r2D2/ 其中，D为天线口径最大尺寸（m）。3.远场区 远场区观

3、测点到天线的距离r在如下范围， r2D2/ 当距离r位于天线不同场区内，天线辐射功率密度的计算方法是不同的。近场区功率密度的计算方法v1近场区功率密度计算基本公式v 圆口径天线的归一化方向图可用下式近似计算v 去掉二次相位误差项，可获得天线远场近似计算公式为：100sinF( , )=( )Df x Jx xdx 1200sinF( , )=( )exp8jDf xxJx xdx v 如果G0表示天线远场增益,则天线近区增益G( , )为:v 式中，F(0)表示 =0o方向上的F( )。对于圆口径天线，天线效率为 ，则天线增益可由下式计算:220( ,)G( ,)=(0)FGF 20G=Dv

4、若已知天线的发射功率为Pt,在距离R处，偏角为 处的近区功率密度PD为:v 代入可得:v 式中，PDfac为近区功率密度因子，则:2022(,)4(0 )tFP GP DRF20416tfacPGPDPDR1200fac2120sin( )exp8PD( )jDf xxJx xdxf x xdxv 2.近区轴向功率密度的计算v 近区轴向功率密度是指 =0方向上的天线近区功率密度，天线近区轴向功率密度因子PDfac0为:v 则天线轴向近区功率密度为;1200fac02120sin( )exp8PD( )jDf xxJx xdxf x xdx200041 6tf a cP GP DP DDv 只要

5、知道天线口面场分布函数，利用数值积分法即可以确定天线近区功率密度因子的大小，然后乘以常数PtG02/16D4 ，即可求出天线近区轴向功率密度的大小。对于偏轴的近区功率密度，将常数项中天线轴向增益G0换成偏轴增益即可。下面以常见的圆口径天线的口面场分布函数为均匀分布、锥削分布和高斯分布为例，推导了轴向近区功率密度因子的简单计算公式。v 2.1圆口径均匀分布的近区功率密度v 均匀分布是一种理想的口面场分布函数，即f(x)=1，将此式代入进行积分，并化简可得圆口径均匀分布的近区功率密度因子为：v 则圆口径均匀分布天线的轴向近区功率密度为：fac02128PD1 cos8200421281 cos16

6、8tPGPDDv 2.2 圆口径锥削分布的近区功率密度的计算v v 圆口径锥削分布是一种常见的口面场分布函数，其口面场分布函数为:f(x)=1-x2， 将上式代入进行积分，并化简可得圆口径锥削分布的近区功率密度因子为: 则圆口径锥削分布轴向近区功率密度为:2fac02225616128PD1sin1 cos882200422256161281sin1 cos1688tPGPDDv 2.3 圆口径高斯分布的近区功率密度v 圆口径高斯分布亦是一种常见的口面场分布函数，其口面场分布函数为:f(x)=exp(-cx2) ，式中，c为常数，不同的照射锥削其取值不同，常用照射锥削电平为10 dB，相应的c

7、常数为1.151。将此式代入进行积分，并化简可得: v 则圆口径高斯分布轴向近区功率密度为:22fac02222641-2cos8PD(+64)(1)cccceece22200422 22641-2cos816(+64)(1)cctcceePGPDDcev 3 偏轴近区功率密度的估算v 只要知道天线口面场分布，就可以计算离开天线任意位置的近区功率密度。当 等于0时,表示天线轴向近区功率密度；当 不等于0时，表示天线偏轴近区功率密度。若将G0用偏轴增益G( )代替，就表示天线的偏轴近区功率密度。v 天线偏轴近区功率密度计算公式为:20041 6tfa cP GP DP DD（）远场区功率密度的计算v 在此区域内，天线场分布和增益与距离无关，则天线远场区的功率密度与距离的平方成反比。显然天线远区的功率密度计算是很简单的。v 观测点的功率密度可按下式计算：v 其中，PERP为等效辐射功率，单位为W；r为观测点与天线的距离，单位为m;为发射系数的绝对值，取值在01； 为观测点与天线间连线与天线最大辐射方向的垂直夹角； 观测点与天线间连线与天线最大辐射方向的水平夹角； f(,)为天线的相对场区分布系数，取值在0 1。202( , ) (1)