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《河南理工大学》 2018年
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矩形弯曲隧道中电磁波传播特性研究

李飞腾  
【摘要】:煤炭工业发展进入“十三五”时期,为保障煤炭安全生产,员工生命财产安全,建立安全完善的煤矿井下开采监控与人员无线通信系统成为迫切要求。其中,研究电磁波在巷道中的传播特性尤为重要。矿井巷道属于限定性空间,环境复杂,多种因素影响着电磁波的传播。受实际矿井安全要求限制,并不能深入其中进行研究。但是,生活中存在着许多类似矿井巷道的空间环境,如公路、铁路隧道等。通过对公(铁)路隧道中电磁波传输特性的研究也将推动矿井巷道中无线通信技术的发展。本文基于矩形直巷道波模传输特性和弯曲隧道拐角处射线路径的分析,结合射线追踪法,利用软件对矩形弯曲隧道中,天线不同极化、不同发射频率对电磁波传播的影响进行理论分析、建模仿真,发现天线极化方式对电磁波传播特性的影响与直隧道中有较大区别,并通过实验进行了验证。本文进一步对弯曲隧道中,不同天线位置对电磁波传播特性的影响进行了研究。得出结论:当隧道宽大于高时,水平极化电磁波受发射频率影响较大,频率较低时,水平极化优于垂直极化;频率增大,垂直极化优于水平极化;当发射频率大于某个数值时,极化方式影响的区别逐渐减弱。当发射天线位置随宽度变化,靠近隧道内侧墙壁时衰减最大,靠近外侧墙壁衰减最小,中间位置衰减较小;当收发天线在隧道中间不同高度时,截面中间高度更适合电磁波传播,交叉天线高度距离中间不远时,传播特性和截面中间位置相似;距离增加,衰减增大,不利于传播。对实际矩形弯曲隧道中,收发天线极化方式、发射频率的选择及安装位置具有指导意义。本文的创新点在于主要研究矩形弯曲隧道中电磁波的传播特性,与空直隧道相区别,更加接近实际的隧道环境;同时,对影响电磁波传播的环境参数设置范围更广,从单一发射频率不同极化方式的改变,到同一极化方式不同发射频率的变化,及天线的不同地理位置,研究更加广泛。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O451;TD76

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