[發明專利]基于簡化方向性函數的基站電磁輻射可視化仿真預測方法

有效

• 申請號: 202010165360.2
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111355545B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 周紅華
• 申請（專利權）人: 福建省廈門環境監測中心站（九龍江流域生態環境監測中心）
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/373
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

本發明公開了基于簡化方向性函數的基站電磁輻射可視化仿真預測方法,其步驟如下；通過數學簡化天線方向性衰減函數,實現空間任意點實用簡化計算；預測天線空間限值各等值位置曲線，實現單天線三維可視化等值面的預測；同時，實現了垂直方向上空間電磁輻射功率密度可視化曲線的預測，以及地面1.7m高電磁輻射功率密度可視化曲線的預測。本發明通過開放式設計、常規多參數調整,所建立的預測模型能夠準確的計算出單基站某位置最大電磁輻射強度并可視化，對基站快速選址、電磁輻射環境影響可視化評價及環境保護可視化有極大的參考價值,具有一定的社會效益。

技術領域

本發明涉及基站電線輻射領域，特別是指一種基于簡化方向性函數的基站電磁輻射可視化仿真預測方法。

背景技術

目前針對通信基站周圍的電磁輻射預測,天線方向性衰減函數計算繁復無實用性、且無簡易實現可視化有效的方法。而實際上,通過數學簡化天線方向性衰減函數,實現空間任意點實用簡化計算,是本通信基站電磁輻射可視化仿真預測系統空間計算、三維展示、簡單易用的基礎。若采用最大發射功率對基站周圍電磁輻射進行預測,預測值和實際測量值之間的偏差,可以通過實際評價網絡負荷修正。而三維仿真可視化,可體現單天線空間電磁輻射限值范圍,并展示空間和地面多天線疊加電磁輻射功率密度曲線,實現僅通過目測就能快速做出基站周圍電磁輻射環境影響評價。本發明通過數學簡化天線方向性衰減函數,結合網絡負荷修正,實現更加簡易精確的電磁輻射預測并實現疊加效果可視化。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提出一種實用的基于簡化方向性函數的基站電磁輻射可視化仿真預測方法。

本發明采用如下技術方案：

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

S2:通過損耗模型,根據天線參數,疊加網絡負荷,計算天線發射功率P；

S3:通過所述天線發射功率P,并結合所述方向性衰減函數，依據國標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的各等值位置距離r；

S4：重復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測；

S5：通過所述天線發射功率P，并結合所述方向性衰減函數，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S5，在三維軟件上形成垂直電磁輻射強度曲線，實現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測。

S7：通過所述天線發射功率P，并結合修正的方向性衰減函數，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S7，在三維軟件上形成水平電磁輻射強度曲線，實現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測。

具體的，方向性衰減函數的簡化數學式表達為：

其中：表示主瓣水平面的水平傾角度；x表示對應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表示對應于垂直半功率角的方向性衰減影響因子。

具體的，天線固有的垂直方向性衰減函數的簡化表達式為：