高速鐵路應(yīng)答器天線電磁傳輸性能的優(yōu)化研究.pdf

1、應(yīng)答器是基于電磁耦合機(jī)理工作的車-地信息傳輸設(shè)備。近年來(lái)中國(guó)高鐵和城市軌道交通迅速發(fā)展，列車的運(yùn)行速度日益提高，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中卻出現(xiàn)了應(yīng)答器的“丟點(diǎn)”現(xiàn)象，一定程度上影響了列車的運(yùn)行效率，也存在一定的安全隱患。為了提高車載設(shè)備可靠接收應(yīng)答器報(bào)文的能力，本文提出了一種優(yōu)化應(yīng)答器天線尺寸的方法，研究了應(yīng)答器安裝角度偏差對(duì)其傳輸性能的影響，從而優(yōu)化應(yīng)答器系統(tǒng)的電磁傳輸性能。論文的主要研究工作如下:
　　(1)利用電磁場(chǎng)仿真軟件建立應(yīng)答

2、器系統(tǒng)的電磁場(chǎng)模型，結(jié)合理論計(jì)算驗(yàn)證模型的正確性。從應(yīng)答器系統(tǒng)的理論模型出發(fā)，建立了應(yīng)答器傾斜、俯仰和側(cè)轉(zhuǎn)時(shí)的射頻能量接收和上行鏈路發(fā)送理論模型。深入分析了應(yīng)答器“A”接口的傳輸過(guò)程，得出了在射頻能量輻射模式、最強(qiáng)最弱應(yīng)答器及BTM接收門限的限制下，確定應(yīng)答器有效作用距離的方法。
　　(2)利用應(yīng)答器系統(tǒng)電磁場(chǎng)模型仿真分析，確定了綜合評(píng)價(jià)應(yīng)答器天線電磁傳輸性能的三項(xiàng)指標(biāo)，即激活距離或作用距離、必要接收范圍內(nèi)的接收總能量以及應(yīng)答器橫

3、向偏移時(shí)的接收總能量。建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用均勻設(shè)計(jì)選擇樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到應(yīng)答器天線尺寸與電磁傳輸性能之間的非線性映射關(guān)系。結(jié)合粒子群算法的非線性尋優(yōu)能力，最終確定了射頻能量接收天線和上行鏈路發(fā)送天線在不同周長(zhǎng)下的最優(yōu)長(zhǎng)寬比。
　　(3)確定了射頻能量場(chǎng)和上行鏈路場(chǎng)一致性評(píng)估方法，利用應(yīng)答器角度偏差理論模型分別對(duì)應(yīng)答器傾斜、俯仰和側(cè)轉(zhuǎn)時(shí)的射頻能量場(chǎng)和上行鏈路場(chǎng)的一致性進(jìn)行評(píng)估，得到了滿足一致性要求的應(yīng)答器允許安裝角度偏