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基于MATLAB平台的电波传播可视化虚拟仿真研究

发布时间:2016-09-23


一、仿真软件功能简述:

该软件可以对室内环境的无线电波传播和无线通信的场强进行预测和仿真分析,仿真时首先需要建立应用系统的仿真模型,然后利用计算机进行求解,针对不同的系统模型,只需要修改它的参数即可,所以操作时较为方便,快捷,经济。

该软件可以很方便地模拟出无线电波在空间的传播情况和场强分布,通过软件地仿真,我们可以得到电波的传播路径图和接收机在接收路径上的功率分布图,也能够得到电波在传播路径上的路径损耗图。并且仿真反映地结果与实际电波传播的趋势是一致的,所以,通过软件对电波传播的特性预测对于电磁波在建筑物中的传播和分布有很好的辅助作用,也可以对室内的信号发射器或城市中的无线电基站选址起到重要的预测和分析作用。

 

二、仿真软件操作说明:

1.首先双击打开“电波传播虚拟仿真实验”仿真软件,然后仿真平台及相应操作界面会展现在电脑桌面上;


2.当对室内环境进行建模仿真时,首先要设置房间模型的物理参数,即:房间的长,宽和高,设置完房间参数后,可以点击“Room OK”按钮,界面上的环境显示区域即会出现房间的三维模型图;

3.然后可以在建立好的室内环境区域内设置发射天线Txx,y,z位置坐标和接收路径的起点接收天线及终点接收天线Rxxyz位置坐标,再设置接收路径的天线间隔距离(接收天线默认值为0.5m,可自行重新设置)。设置发射和接收天线时需要注意,发射天线和接收天线都必须设置在仿真房间环境内,且天线不可以设置在墙上。设置发射和接收天线完毕后,再次点击“Room OK”按钮,带有发射天线和接收天线分布的室内环境即会显示在软件界面上;

4.在建立完带有发射和接收天线的室内环境后,需要对发射信号的频率和功率进行设置,因为本仿真平台主要用于对高频段的电波传播特性进行仿真分析,所以建议信号频率设置在1GHz以上。在发射信号设置完成后,需要设置分裂次数和反射次数,因为此软件利用了发射射线管分裂来近似电波射线的产生和传播,所以分裂次数与计算精度成正比关系,所以建议分裂次数设置为3次及以上,但是由于软件的时间复杂度,所以分裂次数和反射次数的参数设置不应太大。

5.所有参数设置完成后,点击“启动”按钮,仿真软件就开始计算,计算完成后会显示电波传播的接收功率和路径损耗特性图。随后为了方便进一步对室内每一条电波传播路径进行特性分析,在接收机序号框设置合适的序号,点击“电场分量”,“时延-到达角分布”,“多径动画”按钮就可以分别显示相应的图示结果。


三、仿真软件相应结果说明:

1.通过软件仿真,可以得出发射机的发射信号的时域波形图,从本图可以请晰地看出发射信号的波形,周期时长,及其幅值大小。并且可以在软件仿真时,不断按照模拟的需求调节发射信号的类型,最终,都能够在仿真结果中得到信号的图示,以便定性地分析信号的特性。

2.通过软件的仿真结果,可以得到电波在接收路径上的接收功率分布图,通过结果地图示,可以清晰地观察出接收机在不同接收路径距离下的接收信号功率值。从结果中可以方便地知晓在不同传播距离下的信号强弱程度。

3.通过软件的仿真还可以得到接收路径上的路径损耗分布图,从结果图示中,可以清晰地观察到在不同的距离下,电波传播过程中的路径损耗结果,由此可以对影响电波传播的环境因素进行定性地观察与分析。

4.软件还能够得出电波传播x,yz轴上的电场分量特性图,以及电波传播的时延-到达角,并且可以模拟演示出电波传播的动画传播模式,方便于软件使用者从不同方面直观形象地了解不同环境模型下无线电波传播的形式和状态。

 


四、操作演示:



虚拟仿真平台使用须知:

1、请使用支持HTML5技术的浏览器。IE需要升级至 IE9 以上,或使用谷歌Chrome火狐FireFox,苹果Safari等浏览器。也可以在iPad、iPhone、Android等智能终端上进行体验。

2、登陆平台后请选择EDA-Windows服务器进行本项目的实验。




帐号规则:

学生登录名为学号,教工登录名为工号,专家体验用户为test。



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