通信基站电磁辐射分析评价及钢筋混凝土屏蔽研究

论文摘要

近年来,国内外学者对环境科学极为重视,大力开展这方面的科学研究工作。同时电磁环境问题已引起了大众的极大关注。随着人为电磁辐射污染源的不断增加,如通信基站天线、大型电气设备、高压输电、大型配电房的广泛应用,使得电磁环境恶化。空间电磁能量平均每年增长7%～14%,毫无疑义,21世纪人类电磁环境的恶化已成定局。严重恶化的电磁环境不仅在电气、电子设备间造成电磁干扰,影响设备的正常工作,而且还会危害人们的身心健康。这些年来,无线通信包括移动通信技术的迅速发展,彻底改变了人们的工作方式和生活方式。移动通信事业迅猛发展,为提高话务容量,移动通信基站越来越密集,往往闹市区距离200～300米就有一个基站,并且很多基站均建于民居附近,对其周围环境造成了辐射污染。本文结合与重庆钢铁设计院合作项目“建筑物周围电磁辐射屏蔽方法及标准研究”项目,做了以下研究工作:参阅大量文献并对移动通信基站天线的特性作了分析;通过理论计算分析了移动通信基站电磁辐射对环境的影响;利用MATLAB对基站天线作了一些仿真研究;建立钢筋混凝土的屏蔽模型,利用时域有限差分法计算了其屏蔽效果;最后结合其它几位同学对工频辐射源的分析计算提出的理论模型和本文所分析的基站天线传播模型,利用VC++编程方式开发了建筑物周围电磁环境分析软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的提出
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究的目的意义
• 1.5 论文研究的主要依据与评价准则
• 1.6 本论文的结构安排及研究内容
• 2 移动通信基站电磁辐射计算与分析
• 2.1 基站辐射电磁波的属性
• 2.2 GSM 移动通信的相关协议
• 2.3 基站天线的基本特性
• 2.3.1 天线增益
• 2.3.2 辐射方问图
• 2.3.3 输入阻抗
• 2.4 基站天线架设方式
• 2.5 城市市区移动通信网基站电磁辐射特点
• 2.6 通信基站电磁辐射的传播模型
• 3 电磁辐射屏蔽的研究
• 3.1 屏蔽的基本概念
• 3.2 电磁屏蔽的基本原理
• 3.3 计算完整屏蔽体屏蔽效能的解析公式
• 3.3.1 屏蔽效能的几种表示方法
• 3.3.2 不完整或非实壁屏蔽的影响
• 3.4 小结
• 4 利用时域有限差分法计算钢筋混凝土屏蔽
• 4.1 时域有限差分法简介
• 4.1.1 FDTD 基本方程
• 4.1.2 FDTD 方程解的稳定性
• 4.1.3 FDTD 方程的边界条件
• 4.2 FDTD 在钢筋混凝土电磁屏蔽计算中的应用
• 4.2.1 钢筋混凝土电磁屏蔽的模拟计算示意图
• 4.2.2 数值计算的流程图
• 4.3 数值计算结果及分析
• 4.3.1 与电场矢量方向一致的单排钢筋网的电磁屏蔽
• 4.3.2 与电场方向矢量垂直的单排钢筋网的电磁屏蔽
• 4.3.3 正交钢筋网的电磁屏蔽
• 4.3.4 混凝土墙的电磁屏蔽
• 4.3.5 钢筋混凝土墙的电磁屏蔽
• 4.4 小结
• 5 建筑物电磁环境分析软件
• 5.1 开发此软件的必要性分析
• 5.2 软件的功能
• 5.3 软件的总体设计
• 5.3.1 软件设计思路
• 5.3.2 软件的总体模块结构图
• 5.3.3 用户登录界面
• 5.3.4 主界面介绍
• 5.4 该软件通信基站电磁辐射评价及屏蔽应用举例
• 5.4.1 通信基站电磁辐射评价举例
• 5.4.2 通信基站电磁辐射屏蔽举例
• 5.5 软件其他功能简介
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读学位期间发表的论文目录