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地下电波传播的理论分析和缩比实验验证

罗航  
【摘要】:针对国内外关于地下电波传播研究的重大背景和意义,课题从横向谐振理论出发,分析了二维平面分层介质中电波传播的基本理论,并在分析土壤电特性和电磁参数的基础上,提出并设计了测试土壤复介电常数的方法;课题同时以缩比理论为基石,制作出了相应的半波天线,最终在实验上验证了地下电波传播理论。 首先,运用横向谐振理论,结合实验的具体测试环境,论文从理论上分析了地下电波传播的规律;利用单纯形算法,确定电波在特定频率下、特定位置上的最佳传播常数。其次,土壤复介电常数的测试为仿真软件的参数提供了可靠的数据来源。作为整体工作的一部分,课题创造性地提出了一种土壤复介电常数测试的方法——基于阻抗测量的同轴腔短路测试法测试介质的复介电常数。该方法从原理和设计上以及相关细节上给予了明确的阐述。第三,课题从缩比理论出发具体设计了天线的形式。最后,结合实验和理论结果,着重阐明相应的结论和分析了相关的误差因素。 研究表明,土壤复介电常数测量得到的结果基本上能和文献上提供的参考范围值相符,具有一定的可信度和可操作性。基于横向谐振理论的地下电波传播模型的分析模块成功地给出了二维平面分层(5层)介质中电磁波传播的仿真软件,从实验验证的结果上分析,理论和实测结果大体趋势是相符的,而且在某些频率点上,理论和实测结果吻合得比较好(例如,900MHz时的地下电波传播的衰减曲线),这从侧面反映了理论的正确性及其提高实验操作手段和考虑完善实验条件的重要性。


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