西电电磁场大作业(电磁波和电磁场的应用).docx

1931电磁场大作业（1）题目： 电磁波和 电磁场的应用学院：电子工程学院班级：姓名：学号：指导老师：电磁波和电磁场的应用麦克斯韦全面地总结了电磁学研究的全部成果， 并在此基础上提出了 “感生 电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言 了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理 学的又一次大综合他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础麦克斯韦方程组是麦克斯韦建立的描述电场与磁场的四个方程方程组的微分形式，通常称为麦克斯韦方程在麦克斯韦方程组中，电场和 磁场已经成为一个不可分割的整体该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本 规律，并预言了电磁波的存在麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场； 电场和磁场不是彼此孤立的，它们 相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场 麦克斯韦进一步将电场和磁场的所 有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系这个电磁场理论体系的核心就 是麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组在电磁学中的地位，如同牛顿运动定律在力学中的地位一 样以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以自豪的成就之一。

它所揭示出的电磁相互作用的完美统一， 为物理学家树立了这样一种信念：物质 的各种相互作用在更高层次上应该是统一的 另外，这个理论被广泛地应用到技 术领域麦克斯韦方程组的积分形式如下：DB(1) ： H dl s(Jc —)dS (2) SH dl—dSstSS t⑶ :SD dS V vdV(4)SB dS 0上面四个方程可逐一说明如下：在电磁场中任一点处(1)电位移的散度等于该点处自由电荷的体密度2)磁感强度的散度处处等于零3)电场强度的旋度等于该点处磁感强度变化率的负值4)磁场强度的旋度等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体该方程组 系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在一、CDM被术CDM A就是利用展频的通讯技术，因而可以减少之间的干扰， 并且可以 增加用户的容量，而且的功率还可以做的比较低，不但可以使使用时间更长， 更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害CDMA勺带宽可以扩展较大，还可以传输影像呢，这是第三代为什么选用 CDM的原因就安全性能而言，CDMA 不但有良好的认证体制，更因为其传输的特性，用码来区分用户，防止被人盗听 的能力大大地增强。

目前CDMA(统正快速发展中Wideband CDMA(WCDMA)带码分多址传输技术，为IMT-2000的重要基础技术，将是第三代数字无线通信系统的标准之一1. 1 CDMA技术背景CDM徽术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求第二次世界大战 期间因战争的需要而研究开发出 CDM腋术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯 的干扰， 在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信， 后来由美国高通公司更新成为 商用蜂窝电信技术1995年，第一个CDMA!用系统（被称为IS-95）运行之后， CDMAK术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等 地得到了迅速推广和应用全球许多国家和地区，包括中国大陆、中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA!用网络在美国和日本，CDM臧为国内的主要 移动通信技术在美国，10个移动通信运营公司中有 7家选用CDMA到2006 年4月，韩国有60%的人口成为CDMA1户在澳大利亚主办的第27届奥运会中， CDMAfc术更是发挥了重要作用中国联通于2002年1月8日正式开通了 CDMA］络并投入商用，2008年10 月 1 日后转由中国电信经营， 号段为 133、 153、 189 及尚未放号的 180 号段 1. 2 CDMAfc术的发展及优势CDMAI Code-DivisionMultipleAccess的缩写，全称码分多址，是近年来被应 用于商业的一种数字接口技术，它拥有频率利用率高、功耗低等优点。

CDM所机是指基于网络的移动通信终端，现在中国大陆的CDMAI信运营商 为中国电信1. 2.1 CDMA技术的发展与相比，CDM所机具有以下优点：1、CDM所机是名副其实的绿色，它发射功率极小 （2mw）,只是我们现 在使用的GSM（功率为125mw）的1/60,甚至低于电视屏幕产生的辐射功 率2、CDM所机采用了先进的切换技术一一软切换技术（即切换是先接续好后再 中断），使得CDM所机的通话可以与固定媲美，而且没有 GSM的掉线 现象3、使用CDMA］络，运营商的投资相对减少，这就为 CDM所机资费的下调 预留了空间4、因采用以拓频通信为基础的一种调制和多址通信方式，其容量比模拟技术高 10 倍，超过 GSM 网络约 4 倍5、更为重要的是，基于宽带技术的CDMA6得移动通信中视频应用成为可能， 从而使从只能打和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用移动通信系统有多种分类方法例如按信号性质分：可分为模拟、数字；按调制方式分：可分为调频、调相、调幅；按多址连接方式分：可分为频分多址（FDMA｝时分多址（TDMA｝码分多址（CDMA）目前中国联通、中国移动所使用的GSM^动网采用的便是FDM庶口 TDMA 两种方式的结合。

GSM匕模拟移动有很大的优势，但是，在频谱效率上是模 拟系统的3倍，容量有限；在话音质量上也很难达到有线水平；TDM的端接入速率最高也只能达到9.6kbit/s ; TDMA（统无软切换功能，因而容易掉话， 影响服务质量因此，TDM所不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入，而 CDMA 多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大倍量、 高质量、 综合业务、 软切换 等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐目前，中国联通拥有了 CDMAk务但是从2008年十月一日开始联通的CDMA 业务转由中国电信经营1． 2.2 CDMA 技术标准CDM技术的标准化经历了几个阶段IS-95是cdmaONE（列标准中最先发布 的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个 CDM标准是IS-95A ,这一标准支持 8K编码话音服务其后又分别出版了 13K话音编码器的TSB74B准，支持1.9GHz 的CDMA PCS统的STD-008标准，其中13K编码话音服务质量已非常接近有线 的话音质量随着移动通信对数据业务需求的增长， 1998 年 2 月，美国高 通公司宣布将IS-95B标准用于CDMAI础平台上IS-95B可提供CDMA（统性能， 并增加用户移动通信设备的数据流量，提供对64kbps 数据业务的支持。

其后，cdma2000成为窄带CDMA（统向第三代系统过渡的标准cdma2000在标准研究的 前期，提出了 1X和3X的发展策略，但随后的研究表明，1X和1X增强型技术代 表了未来发展方向CDM徽术的标准化，推进了这项技术在世界范围的应用目前，在美国、 韩国、日本等国家，CDMAJ术已获得了较大规模的应用在一些欧洲国家，一 些运营商也建起了 CDMA］络据CDG世界CDMAt展集团）统计，1996年底CDMA 用户仅为 100万；到1998年 3 月已迅速增长到 1000万；截至 1999年 9 月，用户数量已超过4000万2000年初全球CDM移动用户白^总数已突破5000万， 在一年内用户数量增长率达到118% CDGS示，目前亚洲已经成为CDM而场增 长的主要动力，亚洲地区 CDMA!户数量比一年前增长88%达到2800万美国 地区的增长率更是高达143%，达到1650万，但用户绝对数量要低于亚洲，在亚太地区，中国香港、日本、韩国、澳大利亚、泰国、印度、菲律宾、新西兰、孟 加拉国等许多国家和地区都已建有 CDMA!用网络，用户数量已超过 2100万户 增长率位于第三的是中美洲和南美洲，CDMAS户数量达到500万。

CDGS表示，今后全球CDM和场中，中国大陆地区的增长潜力最大CDMA1移动通信技术的发展方向在 2G阶段，CDMA曾强型IS95A与GSM 在技术体制上处于同一代产品，提供大致相同的业务但CDM被术有其独到之处，在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色在2.5G阶段，CDMA2000 1X RTTf GPRSt技术上已有明显不同，在传输速率上 1X RTT 高于GPRS在新业务承载上1X RTT比GPR&K熟，可提供更多的中高速率的新 业务从2.5G向3G技术体制过渡上， CDMA2000 1X向CDMA2000 1X EV-DO1 渡比GPR驹 WCDMA渡更为平滑1. 2.3 CDMA所具优势1、系统容量大理论上，在使用相同频率资源的情况下，CDM驱动网比模:?H网容量大20倍， 实际使用中比模拟网大10倍，比GSMS大4-5倍2、系统容量的配置灵活在CDMA（统中，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下 降但对用户数并无限制，操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑另外，多 小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡这一特点与CDMA勺机理有关CDMA1一个自扰系统，所有移动用户都占用 相同带宽和频率， 打个比方， 将带宽想像成一个大房子， 所有的人将进入惟一的 大房子。

如果他们使用完全不同的语言， 他们就可以清楚地听到同伴的声音而只 受到一些来自别人谈话的干扰在这里，屋里的空气可以被想像成宽带的载波， 而不同的语言即被当作编码， 我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们 如果能控制住用户的信号强度， 在保持高质量通话的同时， 我们就可以 容纳更多的用户3、 通话质量更佳TDMA勺信道结构最多只能支持 4Kb的语音编码器，它不能支持 8Kb以上的 语音编码器而CDMA勺结构可以支持13kb的语音编码器因此可以提供更好的 通话质量CDM碌统的声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门 限值选择不同的电平级发射 同时门限值根据背景噪声的改变而变， 这样即使在 背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量另外，TDMA5用一种硬移交的方式， 用户可以明显地感觉到通话的间断， 在用户密集、 基站密集的城市 中， 这种间断就尤为明显， 因为在这样的地区每分钟会发生2至 4 次移交的情形而CDMA（统“掉话”的现象明显减少，CDMA（统采用软切换技术，”先连接再 断开” ，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点4、频率规划简单用户按不同的序列码区分，所以不相同 CDM徽波可在相邻的小区内使用， 网络规划灵活，扩展简单。

虽然CDMA（统频率规划简单，但CDM原统存在着PN短码的规划，并且PN 短码的规划相较频率规划并不一定更简单总体来说CDMA勺规划并不简单相反，较之 GSM（统要更为复杂5、建网成本低CDMA（统有着容量大、工作频点较 GSM氐，因此，在 CDM微戈U中，CDMA 的站间距一般较GSM®疏因此可以更好的节约建网成本6、网络绿色环保技术体制 平均发射功率最大发射功率GSM125 毫瓦2瓦CDMA2毫瓦200毫瓦从以上数据可以看到CDM所机是GSM?■机平均发射功率的2/125CDM所机更加绿色环保7、低功率谱密度由于CDMA勺关键技术为扩频技术，所以它的功率谱被扩展的很宽，从而功 率很低，好处有二：防止其它信道的干扰；防止干扰其它信道1. 2.4 CDMA技术持点1、CDMAb扩频。