哈工大电波传播自由空间传播实验

Harbin Institute of Technology

《电波传播》课实验报告

实验一：电磁波在自由空间传播损耗实验

*名：**

学号： **********

班级： 1605501

同组同学：崔敬轩刘志成

指导教师：***

哈尔滨工业大学

2019年 3月 30日

实验题目：电磁波在自由空间传播损耗实验

1.实验目的：学习使用FEKO-WinProp软件进行电波传播仿真，熟

悉其Proman、Wallman和Aman等功能模块。建立简单的自由空间传播模型，仿真场分布和路径损耗。

2.实验内容：

1，安装FEKO软件，学习使用Winprop的电波传播仿真；

2，设置自由空间的仿真环境，设置天线的工作频率；

3，分别使用定向天线和全向天线仿真电场分布及路径损耗，作曲线图；

4，可用Matlab软件计算路径损耗，并作出曲线；

5，将Winprop的仿真结果与Matlab计算结果对比及分析。

3.实验背景及理论

发射机发射信号后，经过dm的传播，功率因为辐射而受到损耗，这种损耗称为路径损耗。路径损耗定义为有效发射功率与接收功率之间的差值。

路径损耗按有增益和无增益两种情况分别加以分析。

当在有增益的情况下，自由空间的路径接收功率为：

仿真时假定天线发射增益，接收增益均为1，即无增益条件下。可

知路径损耗L bf=10Ig(p t

p r )，matlab计算时选择使用经验公式L b

f

=

32.44+20lgf MHz+20lgr km

4.实验步骤：

1.打开ProMan,选择Data功能中的tropography,建立地面模型，

设置地面尺寸为20km*20km

2.保存建立的模型

3.新建工程，选择已保存模型，设置天线高度为1000m，天线的

工作频率为2000MHZ,天线位置为（0，0，0）

4.打开computation功能中的propagation：compute all计算仿

真模型

5.定向天线用Aman进行设计，天线增益为为17db

5.实验数据及理论分析

定向天线方向图

全向天线Feko仿真图像

定向天线feko仿真

Matlab计算仿真

实验中选择用提高天线高度，减效地面反射影响的方式模拟自由空间的电磁波的传播，从仿真结果可以看出，衰减范围为0db—130db，实际计算的模型衰减范围则是为0db--125db，衰减速度先快后慢，近似

于指数衰减，满足公式中p r∝1

。Feko仿真模型与matlab计算存在

r2

一定差距，其原因主要有如下两点：

（1）f eko仿真的室外模型并非真正的自由空间，尽管提高了天线高度，尽可能的忽略了地面反射的影响，但软件本身仍将空气等

参数的影响算入计算当中

（2）m atlab计算时使用的是一个经验公式，忽略了许多参数的影响，计算结果本身与真实结果之间就存在一定误差

6.结论

本次实验采用高架天线的方式模拟自由空间的电磁波的衰减规律，

得出的仿真结果与matlab理论计算基本一致，验证了经验公式的正确性。由图像可知，天线在5000m以内急剧衰减，5000m后衰减的速度逐渐平缓，路径损耗正比于距离的平方。

代码：

for i=1:10

y = -20*(log10(0.08))-20*(log10(0.05))+20*(log10(i));

fprintf('%.1f %.4f\n',i,y);

end

x=0:1:10;

y = -20*(log10(0.08))-20*(log10(0.05))+20*(log10(x));

plot(x,y);

xlabel('传播距离d/km');

ylabel('传输损耗L');

title('两径模型中传输损耗随传输距离变化的图像');