[發(fā)明專利]基于簡化方向性函數(shù)的基站電磁輻射可視化仿真預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010165360.2
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111355545B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周紅華
• 申請（專利權(quán)）人: 福建省廈門環(huán)境監(jiān)測中心站（九龍江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心）
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/373
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

1.基于簡化方向性函數(shù)的基站電磁輻射可視化仿真預(yù)測方法，包括如下步驟：

S1:依據(jù)天線輻射單元波束主瓣波瓣強度衰減一半對應(yīng)的角度為半功率角的特性,根據(jù)天線使用頻率、天線方向圖水平、半功率角度簡化方向性衰減函數(shù)；

S2:通過損耗模型,根據(jù)天線參數(shù),疊加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,計算天線發(fā)射功率P；

S3:通過所述天線發(fā)射功率P,并結(jié)合所述方向性衰減函數(shù)，依據(jù)國標(biāo)電磁輻射功率密度限值,以天線輻射主瓣中心位置，按水平方向位置、半功率角雙邊對稱位置和雙倍半功率角雙邊對稱位置5個垂直剖面，分組計算相應(yīng)垂直方向主瓣中心位置、半功率角雙邊對稱位置和雙倍半功率角雙邊對稱位置的空間功率密度限值對應(yīng)的各等值位置距離r；

S4:重復(fù)S3，按主瓣水平方向位置、半功率角雙邊對稱位置和雙倍半功率角雙邊對稱位置共5個垂直剖面得出的各等值位置距離r，在三維軟件上形成位置曲線，實現(xiàn)單天線電磁輻射功率密度等值面模型空間三維可視化仿真預(yù)測；

S5:通過所述天線發(fā)射功率P，并結(jié)合所述方向性衰減函數(shù)，以及移動終端距離基站水平距離、與基站相向天線之間的下傾角以及高差，計算同方向各天線垂直方向空間上某點電磁輻射功率密度P_d1；

S6:重復(fù)S5，在三維軟件上形成垂直電磁輻射強度曲線，實現(xiàn)同方向多天線垂直方向上，空間電磁輻射功率密度強度曲線可視化仿真預(yù)測；

S7:通過所述天線發(fā)射功率P,并結(jié)合修正的方向性衰減函數(shù)，按地面鏡像反射功率密度疊加，不考慮直射波與地面反射波的相位差，采用能量相加，計算地面1.7m高水平等距離電磁輻射功率密度P_d2；

S8:重復(fù)S7，在三維軟件上形成水平電磁輻射強度曲線，實現(xiàn)同方向多天線水平方向上，地面1.7m高水平等距離電磁輻射功率密度強度曲線可視化仿真預(yù)測；

所述步驟S1中,方向性衰減函數(shù)的簡化數(shù)學(xué)式表達(dá)為:

其中:表示主瓣水平面的水平傾角度；x表示對應(yīng)于水平半功率角的方向性衰減影響因子；θ表示主瓣垂直面的下傾角度；y表示對應(yīng)于垂直半功率角的方向性衰減影響因子；

天線固有的垂直方向性衰減函數(shù)的簡化表達(dá)式為：

cos^yθ_1/2＝0.5；y＝lg(0.5)/lg(cosθ_1/2)

天線固有的水平方向性衰減函數(shù)的簡化表達(dá)式為：

其中：2θ_1/2表示天線輻射主瓣的固有垂直半功率角，y取整；表示天線輻射主瓣的固有水平半功率角，x取整。

2.如權(quán)利要求1所述的基于簡化方向性函數(shù)的基站電磁輻射可視化仿真預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述天線發(fā)射功率的表達(dá)式為：

P＝K×P_t×G

式中：P表示天線發(fā)射功率，單位為W；P_t表示饋入天線端口的發(fā)射功率，單位為W；G表示天線增益，單位為倍數(shù)；K表示各種衰減的疊加。

3.如權(quán)利要求2所述的基于簡化方向性函數(shù)的基站電磁輻射可視化仿真預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟S3中，空間功率密度限值對應(yīng)的各等值位置距離r的表達(dá)式為：

其中：P表示天線發(fā)射功率，單位為W，P_d0表示給定功率密度限值，單位為W/m²，為方向性衰減函數(shù)。

4.如權(quán)利要求3所述的基于簡化方向性函數(shù)的基站電磁輻射可視化仿真預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟S5中，同方向某天線垂直方向空間上某點電磁輻射功率密度表達(dá)式為：

其中：P_d1表示通信基站某點電磁輻射功率密度，P表示天線發(fā)射功率，單位為W/m²，s_i表示空間上某點距離基站水平距離，單位為m；h_j表示空間上某點距離基站天線的高差，單位為m，R表示空間上某點距離基站天線的距離，單位為m。

5.如權(quán)利要求2所述的基于簡化方向性函數(shù)的基站電磁輻射可視化仿真預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟S7中，計算地面1.7m高水平等距離最大電磁輻射功率密度的表達(dá)式為：

所述修正的方向性衰減函數(shù)

歸一化方向性基礎(chǔ)函數(shù)為：

其中：r₂為地面反射波從輻射波瓣位置距中心點經(jīng)地面至預(yù)測點的傳播距離，單位為m；θ₂為預(yù)測點反射波的地面投射角，P表示天線發(fā)射功率，單位為W/m²；s_i表示空間上某點距離基站水平距離，單位為m；h_j表示空間上某點距離基站天線的高差，單位為m,R表示空間上某點距離基站天線的距離,單位為m。