混响室内电场的蒙特卡洛模拟及其实验验证

混响室在电磁兼容测试中发挥着重要的作用,其概率统计模型可以有效、快速地对混响室内的随机场环境进行建模和分析。基于平面波积分表达式和模式叠加理论,采用蒙特卡洛方法模拟了混响室中的电场分布。在实验室环境下搭建了小型、简易的混响室,对仿真结果进行了验证。在不同频率下测得的混响室工作区域内电场幅值的概率密度函数与2种概率统计模型下的仿真结果吻合良好,证明了平面波积分模型与模式叠加模型在描述混响室工作区域内场的特性时是完全等效的。     

基于平面波叠加模型的混响室莱斯场环境模拟

从经典混响室的平面波叠加模型出发,针对已有的概率统计模型不能模拟莱斯分布场环境的情况,建立了改进型的平面波叠加模型。为了验证该模型的有效性,用蒙特卡洛方法仿真了不同K因子下的各场量的概率密度函数(PDF),并用理想PDF进行拟合。并进一步验证了当莱斯K因子为零时,莱斯分布场模型退化为经典混响室的场模型。最后考虑了模型的抽样参数(平面波叠加数和搅拌器位置数)对仿真结果的影响,确定最佳的抽样样本,从而获得稳定的PDF曲线。     

Aspects of Field Statistics inside Nested Frequency-stirred Reverberation Chambers

在一个单一机械搅拌的混响室中,电场分量的幅度服从瑞利分布;但是对于嵌入在大型混响室中的箱体内部场的概率分布函数(PDF)却是未知的。通过研究频率搅拌的混响室,假设场的PDF为已知的,然后通过一系列拟合良好性检验(K-S检验)进行验证。     

混响室随机多径衰落电磁环境的实验研究

混响室内的电磁波经搅拌器和室壁多次反射,形成了多径衰落,利用混响室模拟了实际无线通信中2种常见的多径衰落环境。对混响室内的发射天线、接收天线以及损耗物进行配置,设置了6组实验。其中一组是经典混响室(发射天线不可直接辐射接收天线)的实验,实验结果表明,当工作频率、搅拌器转速控制得当时,混响室能够模拟各向同性的瑞利衰落场环境。另外5组是发射天线直接辐射接收天线的实验。实验结果表明,当发射天线和接收天线存在直接耦合分量时,混响室能够模拟莱斯衰落场环境,并且通过控制天线正对距离、工作频率以及损耗物加载量可改变直射波和反射波强度的占比,使混响室内的电场获得不同的莱斯K因子。其中损耗物加载量对莱斯K因子的影响最大,不仅会降低混响室的品质因数,还使混响室内电磁场的边界条件更为复杂,从而使混响室内的环境更接近于真实的无线通信环境。     

基于随机桥过程的窄带信道多径衰落仿真研究

将多径分量仿真为随机射线的传播,其轨迹描述为随机桥过程的样本。研究随机射线在渗流网格中扩散的物理规律,以改进物理散射约束,使之有足够样本用于场强时延分布建模。通过实验,模拟不同波长的波束在不同散射体密度的渗流网格内的扩散,得出信道的相干带宽、误码率和场强的统计特征,验证了信号的多径衰落统计特征与相应的随机射线扩散程度有关,随机射线模型能够较大概率地仿真信号多径衰落的特性。     

混响室内模拟电磁衰落环境的一种普适性方法

针对无线通信中的电磁衰落问题,采用基于统计学理论的新方法在混响室中模拟了常见的电磁衰落环境.通过混合搅拌在混响室中得到大量独立采样点,利用统计学方法对这些样本进行筛选,使得筛选出的独立采样点的概率密度函数服从各种概率统计分布,选取相同位置的采样点来实现各种电磁衰落环境的模拟.通过拟合优度检验方法——K-S检验和分位图验...     

复合衰落信道建模及模拟方法研究

针对传统信道模拟器仅考虑多径衰落的问题,建立了包含路径损耗、阴影衰落和多径衰落的复合衰落信道模型,提出了一种基于高斯变量分解和谐波叠加原理的硬件模拟方法,推导了该方法输出衰落幅值理论分布与仿真参数的内在联系,并详细分析了可编程逻辑器件定点化模型输出周期性及位宽选择等问题。针对原型化模拟器的实测结果表明,该模拟方法输出信道衰落的统计特性与理论值吻合,可用于实验室中无线通信系统的性能测试和验证。      

PWB方法在矩形开孔电大腔中的应用及其拓展

用功率平衡(PWB)方法快速评估了在平面电磁波照射下矩形开孔电大腔内的平均场值水平,且随着频率的升高,此结果与全波分析软件所得结果的吻合度越来越高。为了得到更完备的腔内场环境描述,采用统计的方法生成不同入射频点下的腔内归一化电场模值概率密度函数(PDF)图,并发现了腔壁电导率的变化对腔内归一化电场模值PDF的影响规律：在各入射频点下,随着腔壁电导率从10 S/m逐渐增大到107 S/m,腔内归一化电场模值PDF曲线越来越趋于平缓并趋于稳定;腔壁电导率为106 S/m和107 S/m时的腔内归一化电场模值PDF非常相似,以入射波频率在10 GHz时为例,利用PWB方法的原理说明了上述现象发生的原因。     

相似原理应用于混响室缩比模型的验证分析

为了能够将缩比模型应用于混响室设计中,对电磁场相似原理在混响室金属谐振腔体中的适用性问题进行了验证.分析计算了混响室缩比前后的模式数目,证明其符合相似原理;对构造的模型进行了仿真分析,表明缩比前后混响室金属腔体中观察点的电场值具有相似性;通过混响室实物的场均匀性测试数据验证了仿真分析方法的正确性.理论推导和仿真分析结果...     

源搅拌混响室的仿真分析与实验研究

根据谐振腔理论,分析了理想情况下影响源搅拌混响室性能的主要因素,通过数值计算对其进行仿真验证,确定了影响混响室场均匀性的主要因素有激励天线的极化方向,摆放位置以及激励源的位置数等;在此基础上提出了一种可行的源搅拌方案,通过实验的方法,在满足一定采样数情况下,实现了混响室较好的场均匀性;同时借助K-S拟合对源搅拌混响室测量场值的统计特性进行了分析,结果表明:源搅拌混响室的一维场分布服从瑞利分布。     

混响室仿真模型的建立及实验验证

为了对实际混响室的建造提供指导,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO建立了混响室仿真模型,并通过实际测试对模型进行了验证.为高效地完成仿真,编写了Matlab程序控制FE-KO,实现了仿真模型中搅拌器的自动步进.从场强大小及电场标准偏差两方面对混响室模型进行了实验验证.结果表明:仿真计算得到的各顶点归一化最大电场强度趋势与实测结果具有较高的一致性,仿真计算得到的标准偏差值与实测结果的相对误差平均值保持在12％左右,说明仿真模型能真实反映混响室的场分布情况.     

利用多天线源搅拌改善混响室场均匀性的分析

通过在混响室的简化三维模型中随机设置激励天线的位置和姿态实现多天线源搅拌因素的引入.与其他方法的对比验证确定利用矩形腔体的电并矢格林函数来仿真电偶极子激励下的电场分布.研究和分析了多天线源搅拌技术对传统混响室工作区域内场分布均匀性的改善作用,结果和理论分析吻合,其性能的提升会受到天线极化和工作频率的影响.     

移动无线信道脉冲响应的计算机模拟

根据移动通信多径传播的一般化模型,模拟产生了移动无线信道的复值脉冲响应函数,模拟结果自然地反映了信道的衰落相关性,通过调整四个参数,可描述瑞利、Rice或其它形式的衰落信道,利用模拟结果分折数字通信中由于多径衰落引起的突发误码分布已取得成效。     

矿井巷道多径信道模型研究

针对矿井无线信道快衰落多径信号幅度统计特性的可变性,介绍了描述矿井无线信道多径幅度分布的Rayleigh分布、Rician分布、Nakagami分布三种统计特性,提出了一种Nakagami幅度统计衰落信道的Simulink仿真模型。仿真结果显示,该模型能灵活地表述多径幅度分布不同的衰落程度,还可以改善信号性能,与其他衰落信道模型相比,有很大的优越性。     

城市环境下无人机TDOA定位中到达时间差误差统计模型

本文给出了一种城市环境下无人机时差定位(TDOA)原理,并分析了无人机TDOA测量值误差的主要来源。从城市环境中无人机信号多径传播的附加时延的统计特性出发,基于统计原理建立了多径效应下TDOA误差的统计模型,并通过仿真进行了模拟试验,验证了TDOA误差统计模型的有效性。     

基于BIC的杂波分布模型选择方法研究

拟合优度检测常被用来选择杂波分布模型,但不能解决过拟合和多模型选优的问题。提出了基于贝叶斯信息准则(BIC)的杂波模型选择方法,将混响室(RC)作为雷达杂波环境模拟器,通过改变混响室内的设置在腔体内合成电场时域起伏特性与杂波分布相同的电磁环境,利用KS检测与BIC对实测数据进行分析,结果表明BIC方法弥补了拟合优度检测存在的不足,能够从多个候选分布中选择最优分布。当混响室内模式数量不足(低频)时,会在混响室内合成符合威布尔分布的杂波环境;当混响室处于过模状态(高频)时,会在混响室内合成符合瑞利分布的杂波环境。     

一种适用于非城市区域的卫星移动信道统计模型

本文提出了一种适用于非城市区域的卫星移动信道统计模型—莱斯 K模型 ,采用K 分布来描述由于遮蔽引起的接收信号包络的缓慢变化 ,用莱斯分布来描述包含直视信号分量 (主径 )在内的多径快衰落 ,得到了接收信号包络的概率分布和误比特率 .在此基础上 ,本文利用样本矩对莱斯 K模型参数进行了估计并对参数估计性能进行了评价 .最后 ,本文利用实测数据对模型进行了验证 .     

混响室搅拌器位置优化的数值分析

为研究混响室搅拌器位置对测试区域场均匀性影响,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO对混响室仿真模型进行数值计算,通过与遗传算法相结合对混响室搅拌器位置进行优化,得到了搅拌器位置的最优解以及相应的表征混响室测试区域场均匀性的电场标准偏差值.研究表明:搅拌器位置影响测试区域场均匀性,当搅拌器位置处于最优配置时,测试区域各轴向电场标准偏差较初始状态分别下降了47.4%、20.1%、57.1%,总标准偏差下降了44.0%,测试区域场均匀性较优化前有所提高,提高了混响室用于电磁兼容测试时的准确度.     

腔体形状对混响室内场均匀性的影响

针对高功率微波(HPM)激励下的混响室,研究了不同腔体形状对混响室内电场分布的影响。根据理想封闭矩形腔体内电磁场表达式,分析了腔体形状对混响室内场特性的重要影响,并确立以时间窗为研究单元的统计计算方法描述混响室内的瞬态场特征。重点研究腔体形状对腔体内场均匀性的影响效果,主要对比电场的最大值、分布标准差以及各向同性等指标。研究结果表明:在矩形谐振腔中引入复杂结构能够降低场分布标准差,提高能流分布的均衡性,实现均匀的电磁场环境。     

多径反射下低空目标检测研究

该文主要考虑多径反射对目标检测的影响及采用频率分集技术的多脉冲M/N检测的参数选择(M是超过检测阀值的脉冲个数,N是总脉冲个数)。为了选取适当的M和N以保证检测概率,必须获得噪声加目标乘以多径因子后的统计分布。与其他研究不同的是,该文采用了更一般的反射模型,实际推导出无起伏和瑞利起伏目标的多径回波功率的PDF,并应用该PDF简要计算出在多径环境下多脉冲检测的最佳M/N选择与pF和pD的关系(与自由空间相比)。