電磁環(huán)境測試培訓

1、2018年電磁環(huán)境測試培訓目錄Contents01電磁波02電磁環(huán)境測試01電磁波Electromagnetic wave2無線電波3微波1電磁波電磁波是由同向且互相垂直的電場和磁場在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波。電磁波的傳播電場電場電場振子電波傳輸方向磁場磁場電磁波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場是相互垂直的，同時兩者又垂直于傳播方向，其傳播速度等于光速。電磁波波長、頻率和傳播速度的關(guān)系 可用式可用式 / / 表示。式中，為速度，單位為米表示。式中，為速度，單位為米/ /秒；秒； 為頻率，為頻率，單位為赫芝；單位為赫芝；為波長，單位為米。為波長，單位為米。 由上述關(guān)系式不難看出，同

2、一頻率的電磁波在不同的媒質(zhì)中傳播時，由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的電磁波在不同的媒質(zhì)中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。速度是不同的，因此波長也不一樣。 波長電磁波的能量電磁波是由光子組成的，宇宙深處的星體發(fā)射的電磁波含有大量光子，光子在傳遞過程中由于分散，距離星體越遠，單位時間內(nèi)單位面積上獲得的光子數(shù)越少，表現(xiàn)為電磁波的能量的衰減。而電磁波頻率的改變量很小。自然界中各類輻射源的電磁波譜是相當豐富、相當寬闊的，與光電子成像技術(shù)直接有關(guān)的是其中的X線，紫外線，可見光線，紅外線和微波等電磁波譜，它們的特征參量是波長、頻率v和光子能量E。三者的關(guān)系是v=c/，E=hv=hc/和E=1.24/

3、，式中，E和的單位分別是eV(電子伏)和m，h為普朗克常數(shù)(6.6260755X10(-34)JS);c為光速，其真空中的近似值等于3X10 m/s，在工程實踐中，根據(jù)不同的需要和習慣，采用不同的頻譜參量計量單位。對x線，紫外線，可見光和紅外線，常用m、nm表示波長;對無線電頻譜，用Hz或m來分別表示其頻率和波長;對高能粒子輻射，常用eV表示能量。由物理學可知，輻射的本質(zhì)是原子中電子的能級躍遷并交換能量的結(jié)果，低能級電子受到某種外界能量激發(fā)，可躍遷至高能級，當這些處于不穩(wěn)定狀態(tài)的受激電子落入較低能級時，就會以輻射的形式，向外傳播能量。上述E=1.24/，正好將輻射的波長與其能量E聯(lián)系起來。例如

4、，E高-E低=1.24eV時，輻射的波長=1m。電磁波的劃分可見光 這是人們所能感光的極狹窄的一個波段?？梢姽獾牟ㄩL范圍很窄，大約在7600 4000埃（在光譜學中常采用埃作長度單位來表示波長，1埃=0.1納米=10-10米）。 從可見光向兩邊擴展，波長比它長的稱為紅外線，波長大約從7600直到十分之幾毫米。光是原子或分子內(nèi)的電子運動狀態(tài)改變時所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分，波長從（7.83.8）10-7米。紫外線與紅外線 波長比可見光短的稱為紫外線，它的波長從(38010)10-9米，它有顯著的化學效應(yīng)和熒光效應(yīng)。這種波產(chǎn)生的原因和光波類似，常常在放電時

5、發(fā)出。由于它的能量和一般化學反應(yīng)所牽涉的能量大小相當，因此紫外光的化學效應(yīng)最強； 紅外線和紫外線都是人類看不見的，只能利用特殊的儀器來探測。無論是可見光、紅外線或紫外線，它們都是由原子或分子等微觀客體激發(fā)的。一方面由于超短波無線電技術(shù)的發(fā)展，無線電波的范圍不斷朝波長更短的方向發(fā)展；另一方面由于紅外技術(shù)的發(fā)展，紅外線的范圍不斷朝長波長的方向擴展。日前超短波和紅外線的分界已不存在，其范圍有一定的重疊；X射線和射線射線X射線（倫琴射線）這部分電磁波譜，波長從（100.01）10-9米。倫琴射線（X射線）是電原子的內(nèi)層電子由一個能態(tài)跳至另一個能態(tài)時或電子在原子核電場內(nèi)減速時所發(fā)出的；X射線，它是由原子

6、中的內(nèi)層電子發(fā)射的。隨著X射線技術(shù)的發(fā)展，它的波長范圍也不斷朝著兩個方向擴展。在長波段已與紫外線有所重疊，短波段已進入射線領(lǐng)域。放射性輻射射線的波長是認1左右直到無窮短的波長；射線（伽馬射線）是波長從10-1010-14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的，放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。射線的穿透力很強，對生物的破壞力很大。高頻區(qū)（高能輻射區(qū)）：其中包括x射線，射線和宇宙射線。他們是利用帶電粒子轟擊某些物質(zhì)而產(chǎn)生的。這些輻射的特點是他們的量子能量高，當他們與物質(zhì)相互作用時，波動性弱而粒子性強。長波區(qū)（低能輻射區(qū)）：其中包括長波、無線電波和微波等最低頻率的輻射。它

7、們由電子束管 配合電容、電感的共振結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生和接收的，也就是能量在電容和電感之間振蕩而形成。它們與物質(zhì)間的相互作用更多地表現(xiàn)為波動性。中間區(qū)（中能輻射區(qū)）：其中包括紅外輻射、可見光和紫外輻射。這部分輻射產(chǎn)生于原子和分子的運動，在紅外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于分子的轉(zhuǎn)動和振動；而在可見與紫外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于電子在原子場中的躍遷。這部分輻射統(tǒng)稱為光輻射，這些輻射在與物質(zhì)的相互作用中 ，顯示出波動和粒子雙重性。電磁波譜中上述各波段主要是按照得到和探測它們的方式不同來劃分的。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各波段都已沖破界限與其他相鄰波段重疊起來。在電磁波譜中除了波長極短（10-4埃10-5埃以下）的一端外，不再留有任何未

8、知的空白了。電磁波譜的劃分無線電波 無線電是指在所有自由空間(包括空氣和真空)傳播的電磁波，頻帶:3KHz-300GHz. 無線電技術(shù)的原理在于，導體中電流強弱的改變會產(chǎn)生無線電波。利用這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產(chǎn)生電流。 通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，就達到了信息傳遞的目的。無線電波頻段的劃分三大運營商頻段劃分運營商上行頻率（MHz）下行頻率（MHz）頻寬（MHz）合計頻寬（MHz）制式中國移動890-909935-95419248GSM9002G1710-17251805-182015DCS18002G

9、2010-20252010-202515TD-SCDMA3G1880-18902320-23702575-26351880-18902320-23702575-2635130TD-LTE4G1880-19151880-191535中國聯(lián)通909-915954-9606187GSM9002G910.2-913.8955.2-958.83.6U900(WCDMA900)3G1735-17451830-184010FDD-LTE4G1940-19552130-214515WCDMA3G1955-19802145-217025FDD-LTE4G2300-23202555-25752300-232025

10、55-257540TD-LTE4G1755-17651850-186010FDD-LTE4G1745-17651840-186020FDD-LTE4G中國電信825-840870-88515140CDMA2G825-835870-88010FDD-LTE4G1920-19352110-212515CDMA20003G1920-19402110-213020FDD-LTE4G2370-23902635-26552370-23902635-265540TD-LTE4G1765-17801860-187515FDD-LTE4G通信發(fā)展（1G-5G）2G 第二代手機通信技術(shù)規(guī)格，以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核

11、心。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息;只具有通話和一些如時間日期等傳送的手機通信技術(shù)規(guī)格。不過手機短信在它的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。它在美國通常稱為個人通訊服務(wù)(外語縮寫:PCS)，模擬調(diào)制進入數(shù)字調(diào)制。數(shù)據(jù)傳輸速度為每秒9.614.4Kbit，GSM（全球移動通信系統(tǒng)）、TDMA（時分多址）、CDMA（碼分多址）。3G“ 第三代移動通信技術(shù) ”（英語：3rd-Generation）的縮寫，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時傳送聲音（通話）及信息（電子郵件、實時通信等）。3G的代表特征是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，速率一般在幾百kbps以上。中國移動的TD-SCDMA，中

12、國聯(lián)通的WCDMA和中國電信的WCDMA2000。4G 第四代通訊技術(shù)的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps。而在用戶最為關(guān)注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。LTE是基于OFDMA技術(shù)、由3GPP組織制定的全球通用標準，包括TDD（時分雙工）和FDD（頻分雙工）兩種模式，二者相似度達90%，差異較小。5G 第五代移動電話行動通信標準,終端基站化，5G呈現(xiàn)出低時延、高可靠、低功耗的特點，已經(jīng)不再是一個單

13、一的無線接入技術(shù)，而是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)（4G后向演進技術(shù)）集成后的解決方案總稱。1G 1986年，第一套移動通訊系統(tǒng)在美國芝加哥誕生，采用模擬訊號傳輸，模擬式為代表在無線傳輸采用模擬式的FM調(diào)制，將介于300Hz到3400Hz的語音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率MHz上。此外，1G只能應(yīng)用在一般語音傳輸上，且語音品質(zhì)低、訊號不穩(wěn)定、涵蓋范圍也不夠全面。1G主要系統(tǒng)為AMPS，另外還有NMT及TACS，該制式在加拿大、南美、澳洲以及亞太地區(qū)廣泛采用，而國內(nèi)在80年代初期移動通信產(chǎn)業(yè)還屬于一片空白，摩托羅拉8000X大哥大。A網(wǎng)和B網(wǎng)，模擬時代的摩托羅拉和愛立信。電磁環(huán)境測試Elect

14、romagnetic environment test02電磁環(huán)境測試的重要性1.電磁環(huán)境測試是電磁頻譜管理的一項基礎(chǔ)性工作，它廣泛應(yīng)用于電臺站選址、頻率指配、無線電管制和電磁環(huán)境評估等電磁頻譜管理的各個環(huán)節(jié)，合理有效的電磁環(huán)境測試可以保證各種無線業(yè)務(wù)正常有序的進行和發(fā)展。2.通過電磁環(huán)境測試未設(shè)臺單位提供真實可靠的信道占用度、頻段利用率及各頻段各業(yè)務(wù)段背景狀況等具有結(jié)論性的報告。3.通過電磁環(huán)境測試為無線電管理部門指配頻率、規(guī)劃頻率、頻率協(xié)調(diào)等業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持。電磁環(huán)境測試選點1.一定要考慮測試點的地形、地貌、周圍建筑物和傳播介質(zhì)（周圍傳播介質(zhì)不一樣的地區(qū)會產(chǎn)生折射）等綜合因素，短波電磁環(huán)境

15、測試還要考慮地質(zhì)構(gòu)造情況（如有無銅礦、鐵礦等金屬礦），盡量選取位置高、地貌平坦、無高大建筑物、遠離大面積水面或者林帶的位置。2.應(yīng)盡量避開附近有大功率發(fā)射（廣播、雷達）、電氣化鐵路、繁華公路（汽車火花及車體反射）、工業(yè)輻射、變電站及高壓輸電線路、大面積金屬網(wǎng)等直接影響測試效果的區(qū)域。物體物體衰減衰減雨水3-5dB自然植被、樹葉3-20dB透明玻璃窗、膠合板4-6dB實木5-12dB灰漿8-16dB磚8-28dB混凝土和水泥（15cm厚）10-20dB有色玻璃/低輻射玻璃24-40dB金屬32-50dB雨水對于超短波和微波都有吸收作用，手機和WiFi用的是特高頻無線電，直線傳輸，下雨時空氣濕度大

16、，頻率越大越容易被吸收，信號強度減弱。低輻射玻璃：玻璃表面上鍍上含有一層或兩層甚至多層膜系的金屬薄膜或金屬氧化物薄膜，來降低能量吸收或控制室內(nèi)外能量交換，保障生活、工作的舒適性，并以此達到環(huán)保節(jié)能的目的。電磁環(huán)境測試基礎(chǔ)知識電磁環(huán)境測試的要素：1.測試系統(tǒng)：測試系統(tǒng)：天線、饋線（電纜）、頻譜分析儀（測試接收機）及低噪聲放大器（視需要來加）2.參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置:頻率、掃描帶寬和參考電平，衰減值及是否打開預(yù)放。RBW（分辨率帶寬）、VBW（視頻帶寬）。掃描速度為自動，并打開柵格欄。N9340BN9344CFSH4OmniLOG_90200HyperLOG_7040不同RBW測試同一信號基站現(xiàn)場測試

17、1.經(jīng)緯度海拔的測試 度換算成度分秒，例： 1度=60分 1分=60秒2.溫濕度的測試 華氏度與攝氏度的換算，例：攝氏度=(華氏度-32)1.83.現(xiàn)場信息采集及記錄 拍攝基站全景圖，人員操作圖，GPS導航儀與溫濕度計照片。 記錄日期天氣，原始記錄表記錄溫濕度計和GPS導航儀信息，基站名稱地址，選取點進行電磁環(huán)境測試，并記錄測試頻譜圖編號，基站與其他運營商共站信息。 移動基站天線架設(shè)類型（落地塔）落地單管塔落地三管塔落地景觀塔落地角鋼塔落地便攜塔落地井架落地水塔落地路燈塔落地交管桿落地廣告牌落地水泥桿移動基站天線架設(shè)類型（樓頂塔）樓頂拉線塔美化天線樓頂抱桿樓頂集束天線樓頂井架樓頂角鋼塔樓頂小靈

18、通支架掛壁美化天線天線的極化方式水平極化水平極化- 45度傾斜的極化度傾斜的極化天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向+ 45度傾斜的極化度傾斜的極化V/H (垂直垂直/水平水平)傾斜傾斜 (+/- 45)兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的波。天線的輸入阻抗 天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應(yīng)的信號電壓與信號電流之比，天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應(yīng)的信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進入饋線的有效信號功

19、率。因此，必須使電抗分量盡可能為量會減少從天線進入饋線的有效信號功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關(guān)，基本半波振子，即由中間對輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關(guān)，基本半波振子，即由中間對稱饋電的半波長導線，其輸入阻抗為（稱饋電的半波長導線，其輸入阻抗為（73.173.142.542.5）歐姆。當把振子長）歐姆。當把振子長度縮短時，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為度縮短時，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為73.173

20、.1歐（標稱歐（標稱7575歐）。歐）。天線的方向性 天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示. . 方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。 發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分

21、能量朝所需的方向發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。垂直放置的半波對稱振子具有平放的輻射。垂直放置的半波對稱振子具有平放的 “面包圈面包圈” 形的立體方向圖（圖形的立體方向圖（圖1.3.1 a）。）。 立體方向圖雖然立體感強，立體方向圖雖然立體感強，但繪制困難，但繪制困難， 圖圖1.3.1 b 與圖與圖1.3.1 c 給出了它的兩個主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖給出了它的兩個主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖1.3.1 b 可可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻

22、射方向在水平面上；而從圖以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上；而從圖1.3.1 c 可以看出，在水平面上各個方向上的可以看出，在水平面上各個方向上的輻射一樣大。輻射一樣大。圖圖1.3.1 a 立體方向圖立體方向圖圖圖1.3.1 c 水平面方向圖水平面方向圖天線的增益 增益是指：在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的增益是指：在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中

23、輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。 可以這樣來理解增益的物理含義可以這樣來理解增益的物理含義-為在一定的距離上為在一定的距離上的某點處產(chǎn)生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點源作為發(fā)射天線，需要的某點處產(chǎn)生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點源作為發(fā)射天線，需要100W的輸入功率，而的輸入功率，而用增益為用增益為 G = 13 dB( = 20)的某定向天線作為發(fā)射天線時，輸入功率只需的某定向天線作為發(fā)射天線時，輸入功率只需 100 / 20 = 5W . 換言之，某天換言之，某天線的增益，就其最大輻射

24、方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。 半波對稱振子的增益為半波對稱振子的增益為G = 2.15 dBi ; 4個半波對稱振子個半波對稱振子 沿垂線上下排列，構(gòu)成一個垂直四元陣，其增益約為沿垂線上下排列，構(gòu)成一個垂直四元陣，其增益約為G = 8.15 dBi ( dBi這個單位這個單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源) 。 如果以半波對稱振子作比較對象，則增益的單位是如果以半波對稱振子作比較對象，則增益的單位是dBd . 半波對稱振

25、子的增益為半波對稱振子的增益為G = 0 dBd （因為是自己跟自己比，比值為（因為是自己跟自己比，比值為1，取對數(shù)得零值。），取對數(shù)得零值。） ； 垂直四垂直四元陣，其增益約為元陣，其增益約為G = 8.15 2.15 = 6 dBd . 一個天線與對稱振子相比較的增益用一個天線與對稱振子相比較的增益用“dBd”表示，一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用表示，一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示表示 ，例如，例如: 3dBd = 5.17dBi基站天饋系統(tǒng)8防雷保護器主饋線（7/8“）5饋線卡6走線架4接地裝置3接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶1天線調(diào)節(jié)支架GSM/C

26、DMA板狀天線抱桿（50114mm）2室外饋線9室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗基站主設(shè)備基站天饋系統(tǒng)示意圖天線抱桿方位角安裝（6根天線）當基站的通信鐵塔每個平臺安裝有6根天線抱桿時，要求如下：1、通常情況下，即每2根抱桿為一組形成一個扇區(qū)，共分三個扇區(qū)。同一扇區(qū)內(nèi)2根抱桿的水平間距應(yīng)4米， 該2根抱桿連線的水平垂直方向即為這個扇區(qū)的方位角。如設(shè)定正北方向為0度，三個扇區(qū)的方位角方向依次為：一扇區(qū)0度、二扇區(qū)120度、三扇區(qū)240度，扇區(qū)與扇區(qū)的水平夾角均為120度，俗稱常規(guī)方位角。兩個扇區(qū)相鄰的2根抱桿的水平間距應(yīng)1米。2、安裝于鐵塔正北方向的應(yīng)該是間距為4米的2根抱桿，而不是間距為1米的2根抱桿。間距為1米的2根抱桿應(yīng)該安裝在鐵塔的正南方向。3、每個平臺安裝6根天線抱桿，