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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着科学技术的飞速发展，越来越多的电子、电气设备进入了我们生活和生产的各个方面，随着城市规模的不断扩大，各地到处都是高楼林立。无线通信信号在自由空间传播过程中，遇到建筑物墙体发生反射、透射和绕射等，而这些信号被墙体表面反射衰减、材料吸收衰减或者墙体内部多次反射衰减，导致在室内通信质量大为降低，一些角落甚至没有信号。尤其是 Wi-Fi 和 4G 技术的广泛应用智能终端接受到的信号差或者无信号，使得通信质量不能满足人们要求的矛盾日益突出。可见，建筑物空间结构、墙体内部结构及其电磁参数对通信信号在室内的分布特性影响很大。目前在建筑设计时，都是只考虑建筑材料满足结构要求的力学性能，没有根据人们对电磁性能的要求来考虑建筑材料的电磁性能，使得在建筑物的不同区域实现不同的电磁性能要求。现在建筑物的墙体大多以钢筋混凝土墙为主，且其拥有结构经久耐用、工程花费低等优点，故为了指导建筑设计满足需求，系统的研究钢筋混凝土墙结构对通信信号衰减的影响，提前对墙体衰减预测很有必要。它不仅对分析建筑墙体的屏蔽效能有一定指导意义，而且对设计满足通信要求的墙体有很高的工程应用价值。

国内外研究现状

对于钢筋混凝土墙对通信信号衰减的研究，国内外有许多专家学者做过这方面的研究，但近些年研究的人员较少2000年，Roger等人采用 FDTD 方法研究钢筋混凝土墙对射频通信的影响，得出了反射、透射系数与频率之间的关系。另外，Tamir等人利用模态传输线理论研究了多层栅结构对无线电波的影响。 2003年，Savov等人同样采用模态传输线理论建模研究了平面波对多层周期建筑结构的影响。Richalot等人则采用 FEM (Finite Element Method)研究了EM波对钢筋混凝土墙的透射。2005 年，秦卫平等人研究了钢筋混凝土墙对电磁脉冲传播的影响。2007 年，张恒伟等人采用 FDTD 法研究了钢筋网、混凝土和钢筋混凝土墙的谐振现象。2008 年，柳平等人用 FDTD 法研究了钢筋混凝土墙对 WLAN (wireless local areanetwork)中EM波的影响、采用有限元完全匹配层法分析了电磁波透射钢筋混凝土墙。2012 年，刘峰等人研究了钢筋网的直径，网孔、层间距和配筋形式对高功率微波的衰减特性。2013 年，王芳芳等人研究了墙体材料和厚度对接收信号的影响。

2. 研究的基本内容

本文主要利用 FDTD 法对不同结构的钢筋混凝土墙进行数值计算，得到电磁波在钢筋混凝土墙中透射特性的时域结果，通过傅里叶变换转换到频域，然后分析不同结构参数对钢筋混凝土墙屏蔽效能的影响，得出一些结论。

再通过实际测量两面高大钢筋混凝土墙体的透射系数，分析其透射规律，同时也验证了数值计算的正确性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本文首先介绍本次研究的基本理论，包括麦克斯韦方程组、屏蔽效能的定义，钢筋混凝土的结构及电磁特性以及FDTD理论。其次，使用FDTD理论对钢筋混凝土的屏蔽效能进行理论数值分析，并研究混凝土结构的变化、钢筋网参数对屏蔽效能的影响。之后，使用CST软件对钢筋混凝土结构进行仿真，验证理论数值。最后，将仿真结果与数值计算进行对比，得出最终结论。

4. 参考文献

[1]王身云,计想建,岑大维.海水电磁屏蔽体[a].装备环境工程,2019.

[2]何金良.电磁兼容概论[m].北京:科学出版社,2010.

[3]刘琳,张东.电磁屏蔽材料的研究进展[j].功能材料,2016,46(3):3016-3022.