电磁环境评价中的电磁场计算

摘要

本文运用电磁场计算方法与面向对象编程理论,针对北京地区受到人们广泛关注的地铁、蜂窝移动通信基站和短波天线的电磁环境进行评价,并运用C++Builder 6开发出了可视化仿真软件。 接触轨和走行轨共同组成了地铁直流牵引系统,本文提出了其感应电磁场模型,并应用有限差分法对其求解并编写了仿真软件,软件的功能如下： ①计算任意点的电场强度与磁感应强度值； ②绘制地铁站台电场强度与磁感应强度的等值线图。根据欧盟(1999/519/EC)指令,本文对地铁站台电磁环境进行评价。 考虑到大地对电磁波的反射及方向性函数对辐射场的影响,本文运用双径模型求解了移动通信基站天线辐射场并编写了仿真软件。 软件的功能如下： ①可判断计算点位处于天线哪个场区,如位于远场,则可计算该点的功率密度； ②可绘制功率密度与距离的关系曲线； ③可绘制任意长方形区域的功率密度等值线图。根据国标GB8702-88和导则HJ/T 10.3-1996,本文对移动通信基站天线电磁环境进行评价。 本文利用实验室成熟的短波同相水平天线电磁场模型,编写了仿真软件,该软件特点如下：把阵元天线电气参数与场计算函数封装在dantianxian类中,这样既降低的编程难度,又保证了数据的安全性；运用链表数据结构,实现了多付天线的场强叠加运算,并具有对结点的浏览,插入、删除和修改等功能。 本文对上述电气设备的电磁辐射进行了研究,为其设计、建设和环境评价提供参考,这对于从源头上控制及减少电磁辐射具有现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3评价标准

1.3.1电磁辐射环境标准

1.3.2环境管理目标值

1.4研究内容及意义

第2章相关电磁场计算方法概述

2.1有限差分法

2.1.1有限差分法简介

2.1.2差分方程的形成

2.1.3边界条件的处理

2.1.4差分方程组的求解

2.2射线跟踪法

2.2.1射线跟踪法简介

2.2.2射线跟踪法理论基础

2.2.3射线跟踪法分类

2.2.4大地对电磁波的反射

2.3本章小结

第3章C++面向对象编程及C++Builder概述

3.1类和对象

3.2多态性

3.2.1函数重载

3.2.2运算符重载

3.3文件操作

3.4动态分配和撤消内存运算符new和delete

3.5链表结构

3.6异常处理

3.7 C++Builder 6.0简介

3.8本章小结

第4章地铁站台静态场仿真

4.1地铁工作原理简介

4.2地铁站台电磁场模型

4.3电磁场模型的求解

4.3.1不同媒质的磁场边界条件

4.3.2边界条件的差分处理

4.4软件界面与功能实现

4.5程序设计简述

4.6软件测试

4.7本章小结

第5章移动通信基站天线电磁场仿真

5.1天线简介

5.1.1天线的基本工作原理

5.1.2天线的主要特性参数

5.2天线场的划分

5.3双径模型

5.4拟合方向性函数

5.5软件界面与功能实现

5.6程序设计简述

5.7蜂窝移动通信系统概述

5.8软件测试

5.8.1单天线电磁场分析

5.8.2小区电磁场预测

5.9本章小结

第6章短波同相水平天线电磁场仿真

6.1短波同相水平天线简介

6.2短波同相水平天线电磁场模型

6.2.1电场强度的叠加

6.2.2电流幅值的计算

6.3程序设计

6.3.1单天线阵辐射场的计算

6.3.2坐标变换

6.3.3天线参数的储存

6.4软件流程图与界面设计

6.5软件测试

6.6本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢