自由空間是指相對介電常數(shù)和相對導(dǎo)磁率都為1

1、自由空間是指相對介電常數(shù)和相對導(dǎo)磁率都為1的均勻介質(zhì)所存在的空間，它是一個理想的無限大的空間，是為簡化問題研究而提出的一種科學(xué)抽象。自由空間無線電波傳播， 僅考慮由能量擴(kuò)散引起的損耗，即接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間是無任何阻擋的視距路徑時，傳播損耗！假定在自由空間中，設(shè)在原點(diǎn) O有一輻射源，均勻地向各方向輻射，輻射功率為Pt,則距輻射源d處的能流密度為：S=Pt/(4兀d*d) 若接收天線有效面積為入=入*入*D/4式中入為工作波長，D為天線的方向性系數(shù)，對于各向同性的大線 D=1，則接收機(jī)輸入功率Pr=S*A =Pt*入*入*D/(4兀d)A2通常定義發(fā)射功率與接收功率的比值為傳播損耗。所以，自由空間

2、傳播損耗可寫作：Lo=(4 兀 d)A2/ 入 A2取其對數(shù)得(其中入=c/f代入后取對數(shù)10Lg(Lo)Lo=20Lg(4 兀 /c) 20Lgf 20Lgd=20Lg(4 兀 /3乂10人8) 20Lg(f(MHz)x10A6) 20Lg(d(km)x10A3)=20Lg(4 兀 /3)-160 20Lgf 120 20Lgd 60=32.45 20Lgf 20Lgd=32.45 20Lgf 20Lgd, d 單位為km , f單位為 MHz自由空間的基本傳輸損耗是指位于自由空間的發(fā)射系統(tǒng)的等效全向輻射功率(EIRP)與接收系統(tǒng)各向同性接收大線所接收到的可用功率之比，通常用Lbf表示。當(dāng)收

3、發(fā)天線之間的距離d>>入(豹工作波長)時，Lbf可表示為： 字串6 Lbf = 32.5 20lg f (MHz ) 20lgd (km)EIRPEIRP(Effective Isotropic Radiated Power)有效全向輻射功率EIRP也稱為等效全向輻射功率，它的定義是地球站或衛(wèi)星的天線發(fā)送出的功率(P)和該大線增益(G)的乘積，即：EIRP=P*G如果用dB計(jì)算，則為EIRP(dBW) = P(dBW) + G(dBW)EIRP表示了發(fā)送功率和大線增益的聯(lián)合效果。拋物面為主反射面 G/T (Gain/Temperature)地面接收系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)的大

4、線增益與接收系統(tǒng)噪聲之比，用分貝表示，若這一值增加，則意味著圖像質(zhì)量提高。利用減小 低噪聲放大器的噪聲溫度和增加接收大線的尺寸均可以提高G/T值。1、dBmdBm是一個考征功率絕對值的值，計(jì)算公式為： 10lgP (功率值/1mw )。例1如果發(fā)射功率 P為1mw，折算為dBm后為0dBm。例2對于40W的功率，按dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為： 10lg (40W/1mw)=10lg (40000) =10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。2、dBi 和 dBd dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），兩者都是一個相對值，但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，d

5、Bd的參考基準(zhǔn)為偶極子，所以兩者略有不同。一般認(rèn)為，表示同一個增益，用 dBi表示出來比用dBd表示出來要大2. 15。例3對于一面增益為16dBd的天線，其增益折算成單位為dBi時，則為18.15dBi（一般忽略小數(shù)位，為18dBi）。例 4 0dBd=2.15dBi。例5 GSM900天線增益可以為 13dBd （15dBi）, GSM1800天線增益可以為 15dBd （17dBi）。3、dBdB是一個表征相對值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計(jì)算公式：10lg （甲功率/乙功率）例6甲功率比乙功率大一倍，那么 10lg （甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。

6、也就是說，甲的功率比乙的功率大3 dB。例7 7/8英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約為 3.9dB。例8如果甲的功率為 46dBm，乙的功率為 40dBm，則可以說，甲比乙大 6 dB。例9如果甲天線為12dBd，乙天線為14dBd，可以說甲比乙小 2 dB。4、dBc有時也會看到dBc,它也是一個表示功率相對值的單位，與 dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來說，dBc是相對于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與 載波功率的相對值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等） 以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方，原則上也可以使用dB替代。dB只是

7、表示一個比值，并不是功率增益的單位！!！5、dBw與dBm 一樣，dBw是一個表示功率絕對值的單位（也可以認(rèn)為是以1W功率為基準(zhǔn)的一個比值），計(jì)算公式為：10log （功率值/1w ）。dBw與dBm之間的換算關(guān)系為：0 dBw = 10log1W = 10log1000 mw = 30 dBm。我按如下步驟在 vc中使用matlab引擎：(1) 。啟動 vc6。 0,建立一個 mfc (exe)類型工程 matlabengine。(2) 。在項(xiàng)目建立后，設(shè)置環(huán)境。Tool->options->Diretories 頁面下 Show directories for先選擇 Inclu

8、de Files，輸入路徑： D:PROGRAMSMA TLAB6P5P1EXTERNINCLUDE在選擇Library Files ,輸入路徑：D:PROGRAMSMA TLAB6P5P1EXTERNLIBWIN32MICROSOFTMSVC60(我的 matlab根目錄是 D:PROGRAMSMATLAB6P5P1;這里的設(shè)置對不同工程只需要次)(3) 。打開 Project->Settings->Link 頁面，在 Object/Library modules中加入libmatlb.lib libeng.lib libmx.lib 。(這里對每個工程都要設(shè)置，并且根據(jù)需要選不

9、同的 庫)(4)在工程目錄的view的頭文件中加入#include "engine.h"float CCompute:computerfreewaste(float frequency, int distance)freewaste=32.4+20*log10f(frequency)+20*log10f(distance);return freewaste;float CCompute:computeerror(double error1)mxArray *T = NULL, *d = NULL;Engine *ep; / 定義 Matlab 引擎指針。if (!(ep=e

10、ngOpen(NULL) / 測試是否啟動 Matlab 引擎成功。AfxMessageBox("Can not open the matlab engine!");exit(-1);error0=error1;T = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);memcpy(char *) mxGetPr(T), (char *)error,1*sizeof(double);engPutVariable(ep, "x", T);engEvalString(ep,"y=Q(x);");d = engGetVa

11、riable(ep, "y");EbEo=mxGetPr(d);mxDestroyArray(d);mxDestroyArray(T);engClose(ep); /關(guān)閉 Matlab 引擎。 return *EbEo;VC+與Matlab混合編程之引擎操作詳解Visual C+ 是當(dāng)前主流的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境之一，開發(fā)環(huán)境強(qiáng)大，開發(fā)的程序執(zhí)行 速度快。但在科學(xué)計(jì)算方面函數(shù)庫顯得不夠豐富、讀取、顯示數(shù)據(jù)圖形不方便。Matlab是一款將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號處理和圖形顯示結(jié)合在一起，包含大量 高度集成的函數(shù)可供調(diào)用，適合科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)等眾多學(xué)科領(lǐng)域使用的一種簡 潔、高效的

12、編程工具。不過由于 Matlab使用的是解釋性語言，大大限制了它的執(zhí)行 速度和應(yīng)用場合?；?VC和Matlab混合編程是很多熟悉 VC+編程而又需要進(jìn)行 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)仿真的科研人員常用的一種方式，其中最簡單也最直接的方法就是 調(diào)用Matlab引擎。本文以下部分將詳細(xì)介紹通過 VC+6.0調(diào)用Matlab6.5引擎來達(dá) 到VC+與Matlab數(shù)據(jù)共享編程的方法。1.什么是 Matlab引擎所謂Matlab引擎（engine），是指一組Matlab提供的接口函數(shù)，支持 C/C+、 Fortran等語言，通過這些接口函數(shù)，用戶可以在其它編程環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對 Matlab的控 制?？梢灾饕δ苡校?打

13、開/關(guān)閉一個 Matlab對話；向Matlab環(huán)境發(fā)送命令字符串； 從Matlab環(huán)境中讀取數(shù)據(jù)； 向Matlab環(huán)境中寫入數(shù)據(jù)。與其它各種接口相比，引擎所提供的Matlab功能支持是最全面的。通過引擎方式，應(yīng)用程序會打開一個新的Matlab進(jìn)程，可以控制它完成任何計(jì)算和繪圖操作。對所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供100%的支持。同時，引擎方式打開的Matlab進(jìn)程會在任務(wù)欄 顯示自己的圖標(biāo)，打開該窗口，可以觀察主程序通過engine方式控制Matlab運(yùn)行的 流程，并可在其中輸入任何 Matlab命令。實(shí)際上，通過引擎方式建立的對話，是將 Matlab以ActiveX控件方式啟動的。在Matlab初次安裝

14、時，會自動執(zhí)行一次：matlab /regserver將自己在系統(tǒng)的控件庫中注冊。如果因?yàn)樘厥庠?無法打開Matlab引擎，可以在Dos命令提示符后執(zhí)行上述命令，重新注冊。2.配置編譯器要在VC中成功編譯Matlab引擎程序，必須包含引擎頭文件 engine.h并引入 Matlab對應(yīng)的庫文件libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib。具體的說，打開一個工程后， 做如下設(shè)置（以VC6為例）：1）通過菜單工程/選項(xiàng)，打開設(shè)置屬性頁，進(jìn)入Directories頁面，在目錄下拉列 表框中選擇 Include files，添加路徑："C:matlabexternincl

15、ude"（假定 matlab 安裝在 C:matlab 目錄）。2）選擇 Library files，添加路徑：C:matlabexternlibwin32microsoftmsvc60。3）通過菜單工程/設(shè)置，打開工程設(shè)置屬性頁，進(jìn)入Link頁面，在Object/library modules編輯框中，添加文件名 libmx.lib libmat.lib libeng.lib 。以上步驟1）、2）只需設(shè)置一次，而步驟 3）對每個工程都要單獨(dú)設(shè)定，對于其它 C+編譯器如Borland C+ builder,設(shè)置大體相同，不再贅述。3.弓I擎API詳解在調(diào)用Matlab引擎之前，首先應(yīng)

16、在相關(guān)文件中加入一行：#include "enging.h”,該文件包含了引擎 API函數(shù)的說明和所需數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義?？梢栽?VC中調(diào)用的引 擎函數(shù)分別如下：3.1引擎的打開和關(guān)閉engOpen打開 Matlab engine函數(shù)聲明：Engine *engOpen（const char *startcmd）;參數(shù)startcmd是用來啟動Matlab引擎的字符串參數(shù)，在 Windows操作系統(tǒng)中只 能為NULL。函數(shù)返回值是一個Engine類型的指針，它是在engine.h中定義的engine數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)。EngClose 關(guān)閉 Matlab 引擎函數(shù)聲明：int engClose(

17、Engine *ep);參數(shù)ep代表要被關(guān)閉的引擎指針。函數(shù)返回值為0表示關(guān)閉成功，返回1表示發(fā)生錯誤。例如，通常用來打開/關(guān)閉Matlab引擎的代碼如下：Engine *ep; / 定義 Matlab 引擎指針。if (!(ep=engOpen(NULL) / 測試是否啟動 Matlab 引擎成功。 ( MessageBox("Can't start Matlab engine!"); exit(1); .engClose(ep); /關(guān)閉 Matlab 引擎。3.2向Matlab發(fā)送命令字符串engEvalString 發(fā)送命令讓Matlab執(zhí)行。函數(shù)聲明：in

18、t engEvalString(Engine *ep, Const char *string);參數(shù)ep為函數(shù)engOpen返回的引擎指針，字符串string為要matlab執(zhí)行的命令。函數(shù)返回值為0表示成功執(zhí)行，返回1說明執(zhí)行失敗(如命令不能被 Matlab正 確解釋或Matlab引擎已經(jīng)關(guān)閉了)。3.3獲取Matlab命令窗口的輸出要在VC中獲得函數(shù)engEvalString發(fā)送的命令字符串被 Matlab執(zhí)行后在matlab 窗口中的輸出，可以調(diào)用 engOUtputBuffer函數(shù)。函數(shù)聲明：int engOutputBuffer(Engine *ep, char *p, int n)

19、;參數(shù)ep為Matlab引擎指針，p為用來保存輸出結(jié)構(gòu)的緩沖區(qū)，n為最大保存的 字符個數(shù)，通常就是緩沖區(qū) p的大小。該函數(shù)執(zhí)行后，接下來的engEvalString函數(shù)所引起的命令行輸出結(jié)果會在緩沖區(qū)p中保存。如果要停止保存，只需調(diào)用代碼：engOutputBuffer(ep, NULL, 0)。3.4讀寫Matlab數(shù)據(jù)3.4.1從Matlab引擎工作空間中獲取變量。mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name);參數(shù)ep為打開的Matlab引擎指針，name為以字符串形式指定的數(shù)組名。函數(shù)返回值是指向name數(shù)組的指針，類型為 m

20、xArray* (mxArray數(shù)據(jù)類型在 本文第4節(jié)詳細(xì)簡介)。3.4.2向Matlab引擎工作空間寫入變量。int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *mp);參數(shù)ep為打開的Matlab引擎指針，mp為指向被寫入變量的指針，name為變 量寫入后在Matlab引擎工作空間中的變量名。函數(shù)返回值為0表示寫入變量成功，返回值為1表示發(fā)生錯誤。3.5調(diào)用引擎時顯示/隱藏Matlab主窗口默認(rèn)情況下，以engine方式調(diào)用Matlab的時候，會打開 Matlab主窗口，可在 其中隨意操作。但有時也會干擾應(yīng)用程序的

21、運(yùn)行，可用以下設(shè)置是否顯示該窗口。int engSetVisible（Engine *ep, bool value）;參數(shù)ep為打開的Matlab引擎指針，value為是否顯示的標(biāo)志，取值true （或1） 表示顯示 Matlab窗口，取值false （或0）表示隱藏 Matlab窗口。函數(shù)返回值為0表示設(shè)置成功，為1表示有錯誤發(fā)生。要獲得當(dāng)前Matlab窗口的顯示/隱藏情況，可以調(diào)用函數(shù)：int engGetVisible（Engine *ep, bool *value）;參數(shù)ep為打開的Matlab引擎指針，Value為用來保存顯示/隱藏情況的變量（采 用指針方式傳遞）。函數(shù)返回值為0表示

22、獲取成功，為1表示有錯誤發(fā)生。4.數(shù)據(jù)類型mxArray的操作在上節(jié)的Matlab引擎函數(shù)中，所有與變量有關(guān)的數(shù)據(jù)類型都是mxArray類型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)mxArray以及大量的mx開頭的函數(shù)，廣泛用于Matlab引擎程序和MatlabC數(shù)學(xué)庫中。mxArray是一種很復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與Matlab中的array相對應(yīng)，我們只需熟悉Matlab 的array類型和幾個常用的mxArray函數(shù)即可。在VC中，所有和Matlab的數(shù)據(jù)交互都是通過 mxArray來實(shí)現(xiàn)的，在使用 mxArray類型的程序中，應(yīng)包含頭文件 matrix.h，不過在引擎程序中，一般會包含頭 文件engine.h,該文件里面

23、已經(jīng)包含了 matrix.h ,因此無需重復(fù)包含。4.1創(chuàng)建和清除mxArray型數(shù)據(jù)Matlab有很多種變量類型，對應(yīng)于每種類型，基本上都有一個函數(shù)用于創(chuàng)建， 但它們都有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是mxArray。數(shù)組的建立采用 mxCreatexxx形式的函數(shù)，例如新建一個 double類型數(shù)組，可 用函數(shù)mxCreateDoubleMatrix ,函數(shù)形式如下：mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag);參數(shù)m和n為矩陣的函數(shù)和列數(shù)。ComplexFlag為常數(shù)，用來區(qū)分矩陣中元素 是實(shí)數(shù)還是復(fù)數(shù)，取

24、值分別為mxREAL和mxCOMPLEX。例如，創(chuàng)建一個3行5列的二維實(shí)數(shù)數(shù)組，可用如下語句：mxArray *T = mxCreateDoubleMatrix(3, 5, mxREAL);對應(yīng)的，要刪除一個數(shù)組 mxDestroyArray ,該函數(shù)聲明如下：void mxDestroyArray(mxArray *array_ptr);參數(shù)array_ptr為要刪除的數(shù)組指針。例如，要刪除上面創(chuàng)建的數(shù)組 T,可用如下語句：mxDestroyArray(T);類似的創(chuàng)建函數(shù)還有：mxArray *mxCreateString(const char *str);創(chuàng)建一個字符串類型并初始化為st

25、r字符串。一般的在VC與Matlab交互中，以上兩種類型就夠了，其它類型數(shù)組的創(chuàng)建這 里不再介紹。4.2管理mxArray數(shù)據(jù)類型4.2.1管理mxArray數(shù)據(jù)大小要獲得mxArray數(shù)組每一維上元素的個數(shù)，可以用 mxGetM和mxGetN函數(shù)。其中mxGetM用來獲得數(shù)組第一維的元素個數(shù)，對于矩陣來說就是行數(shù)。int mxGetM(const mxArray *array_ptr); / 返回 array_ptr 對應(yīng)數(shù)組第一維的元素個數(shù)(行數(shù))int mxGetN(const mxArray *array_ptr); / 返回 array_ptr 對應(yīng)數(shù)組其它維的元素個數(shù)，對于矩陣來說

26、是列數(shù)。對于多維數(shù)組來說是從第2維到最后一維的各維元素個數(shù)的乘積。要獲得某一特定維的元素個數(shù)，則要用函數(shù)：const int *mxGetDimensions(const mxArray *array_ptr);矩陣來說，用 mxGetM和mxGetN兩個函數(shù)就可以了。另外還可以通過mxGetNumberOfDimensions來獲得數(shù)組的總的維數(shù)，用mxSetM、mxSetN設(shè)置矩陣的行數(shù)和列數(shù)，函數(shù)說明如下：int mxGetNumberOfDimensions(const mxArray *array_ptr); / 返回?cái)?shù)組的維數(shù)void mxSetM(mxArray *array_p

27、tr, int m); / 設(shè)置數(shù)組為 m 行void mxSetN(mxArray *array_ptr, int n); / 設(shè)置數(shù)組為 n 列4.2.2判斷mxArray數(shù)組類型在對mxArray類型的變量進(jìn)行操作之前，可以驗(yàn)證以下其中的數(shù)組的數(shù)據(jù)類型， 比如是否為double數(shù)組、整數(shù)、字符串、邏輯值等，以及是否為某種結(jié)構(gòu)、類、或 者是特殊類型，比如是否為空數(shù)組，是否為 inf、NaN等。常見的判斷函數(shù)有：bool mxIsDouble(const mxArray *array_ptr);bool mxIsComplex(const mxArray *array_ptr);bool m

28、xIsChar(const mxArray *array_ptr);bool mxIsEmpty(const mxArray *array_ptr);bool mxIsInf(double value);這些函數(shù)比較簡單，意義自明，不再解釋。4.2.3管理mxArray數(shù)組的數(shù)據(jù)對于常用的double類型的數(shù)組，可以用mxGetPr和mxGetPi兩個函數(shù)分別獲得 其實(shí)部和虛部的數(shù)據(jù)指針，這兩個函數(shù)的聲明如下：double *mxGetPr(const mxArray *array_ptr); / 返回?cái)?shù)組 array_ptr 的實(shí)部指針double *mxGetPi(const mxArra

29、y *array_ptr); / 返回?cái)?shù)組 array_ptr 的虛部指針這樣，就可以通過獲得的指針對mxArray類型的數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作例如可以用函數(shù)engGetVariable從Matlab工作空間讀入 mxArray類型的數(shù)組，然后 用mxGetPr和mxGetPi獲得數(shù)據(jù)指針，對并其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后調(diào)用 engPutVariable函數(shù)將修改后的數(shù)組重新寫入到Matlab工作空間。具體實(shí)現(xiàn)見第5節(jié)程序?qū)嵗?.程序?qū)嵗龑Υ蟛糠周浖邪l(fā)人員來說利用VC編程方便、高效，但是要顯示數(shù)據(jù)圖形就不那么容易了，這時候不防借助Matlab引擎輔助畫圖做數(shù)據(jù)分析。下面通過實(shí)例演示如何利用

30、VC調(diào)用Matlab繪圖，程序的主要功能是在 VC中對數(shù)組x計(jì)算函數(shù)值y = sin(x) log(x)，然后調(diào)用Matlab繪制y對x的圖形。在VC中新建工程，編寫代碼如下：#include <iostream>#include <math.h>#include "engine.h"using namespace std;void main()const int N = 50;double xN,yN;intj = 1;for (int i=0; i<N; i+) / 計(jì)算數(shù)組 x 和 yxi = (i+1);yi = sin(xi) + j * log(xi); /產(chǎn)生一之間的隨機(jī)數(shù)賦給xxi;j *= -1;Engine *ep; /定義 Matlab 引擎指針。if (!(ep=engOpen(NULL)/ 測試是否啟動 Matlab 引擎成功。cout <<"Can't start Matlab engine!" <<endl;exit(1);定義mxArray，為行