實(shí)現(xiàn)隧道環(huán)境中電波高效覆蓋的天線(xiàn)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隧道、礦井等受限空間中的環(huán)境往往復(fù)雜多變，無(wú)線(xiàn)信號(hào)在其中傳播時(shí)會(huì)受到隧道壁的反射、繞射等影響，從而形成較為復(fù)雜的電磁環(huán)境。在這樣的受限空間內(nèi)，如果沒(méi)有高效的電波覆蓋系統(tǒng)，就很難保證隧道中的通信質(zhì)量，甚至威脅行車(chē)安全。目前實(shí)際應(yīng)用于隧道的天線(xiàn)以八木天線(xiàn)、螺旋天線(xiàn)等傳統(tǒng)天線(xiàn)為主，而此類(lèi)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)并未考慮其所應(yīng)用的受限空間環(huán)境特性，因此在應(yīng)用中易造成電波覆蓋波動(dòng)較大的問(wèn)題，有時(shí)甚至?xí)纬擅^(qū)。同時(shí)，現(xiàn)有的對(duì)隧道環(huán)境電波覆蓋的研究，多采用平面波

2、入射，而采用實(shí)際天線(xiàn)方向圖與隧道環(huán)境結(jié)合的研究還不多見(jiàn)。
　　本文針對(duì)上述問(wèn)題，將實(shí)際天線(xiàn)的真實(shí)方向圖與射線(xiàn)追蹤法相結(jié)合，分析了天線(xiàn)特性參數(shù)和位置對(duì)隧道的電波覆蓋的影響。設(shè)計(jì)了一種新型的高增益、低副瓣的左右手結(jié)構(gòu)漏波天線(xiàn)，證實(shí)了相比于現(xiàn)有的天線(xiàn)，其在隧道中的電波覆蓋效果更好。
　　本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新工作有:
　　1.研究了不同類(lèi)型的發(fā)射天線(xiàn)對(duì)矩形隧道內(nèi)的電波覆蓋效果的影響。分別以偶極子邊射陣、偶極子端射陣和八木天線(xiàn)作

3、為發(fā)射天線(xiàn)，在保持輻射功率相同的情況下，分析了天線(xiàn)波束寬度、增益對(duì)隧道中電波覆蓋的影響。結(jié)果表明，采用類(lèi)型相同、波束寬度不同的發(fā)射天線(xiàn)時(shí)，矩形隧道中的電波覆蓋規(guī)律相似。隨著發(fā)射天線(xiàn)增益提高，隧道中接收天線(xiàn)的接收功率會(huì)相應(yīng)提高。
　　2.利用受限空間中的路徑損耗模型劃分了電波覆蓋空間間斷點(diǎn)，以區(qū)分隧道中的近、遠(yuǎn)場(chǎng)，并提出了利用遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的中值(50％)功率、90％功率和95％功率來(lái)估計(jì)間斷點(diǎn)后的電波覆蓋效果。結(jié)果表明，采用相同類(lèi)型、不同

4、波束寬度的天線(xiàn)時(shí)，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的中值功率、90％功率和95％功率與天線(xiàn)增益呈線(xiàn)性關(guān)系。因此隨著發(fā)射天線(xiàn)增益的提高，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的接收功率呈線(xiàn)性增加，表明必要時(shí)可通過(guò)提高發(fā)射天線(xiàn)的增益改善隧道內(nèi)的電波覆蓋效果。
　　3.設(shè)計(jì)了一種新型的高增益、窄波束、低副瓣的左右手結(jié)構(gòu)漏波天線(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)利用了上述隧道中的電波傳播規(guī)律，并利用泰勒電流分布和切比雪夫陣列理論降低了兩側(cè)旁瓣，提高了增益。進(jìn)一步結(jié)合射線(xiàn)追蹤法，對(duì)所提出天線(xiàn)在矩形隧道中的電波覆蓋效果進(jìn)行了