矩形、梯形隧道中电磁波传播近场区分界点研究

论文摘要

按照电磁波在空间中传播特性的不同,可将电磁波在空间传播划分为自由空间传播和限定空间传播两大类。隧道是常见的限定空间,可以在地下、山体或海洋等环境中。公路隧道、铁路隧道、煤矿巷道等是特殊的受限空间,电磁波在其中有着共同的传播性质。由于许多限定空间中工作条件恶劣,环境复杂,对空间内移动通信造成很大的影响,使得许多电磁波在地面上传播的成熟理论不能直接应用于限定空间。而进行隧道内电磁波传输特性的理论研究,精准描述电磁波在隧道中的传播特性,对于隧道高性能通信、煤矿安全生产等至关重要,因此是设计和开发隧道移动通信系统的基础和必须环节。在隧道无线通信中,对分界点的研究是非常有必要的。准确定位分界点,建立隧道通信模型有助于保障隧道通信高效、安全、可靠进行。本文运用了数形知识和菲涅尔区域理论,就接收天线、发射天线在等高和不等高两种情况下,分别对矩形隧道和梯形隧道近场区分界点位置作计算分析,进行仿真,并结合实测数据,验证了本文计算近场区分界点所用推导方法的正确性。最后,在矩形隧道中,就弯道的存在对第一分界点的位置影响进行了实验探究,得出结论:发射天线位置距离弯道越近,弯道对信号传播的影响越明显,当发射位置距离弯道较远时,弯道对矩形隧道中电磁波传播近场区分界点位置影响不大。

论文目录

致谢

摘要

abstract

1 绪论

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 当前存在的问题

1.4 本文的主要工作

2 确定隧道中近场区分界点的理论分析

2.1 自由空间传播理论

2.2 多路径传播理论

2.3 隧道内导行电磁波

2.4 菲涅尔传播理论

2.5 隧道内电磁波传播模型

2.6 本章小结

3 矩形隧道中电磁波近场区分界点研究

3.1 收发天线等高

3.1.1 理论分析

3.1.2 仿真

3.1.3 结论

3.2 收发天线不等高

3.2.1 理论分析

3.2.2 仿真

3.2.3 结论

3.3 本章小结

4 梯形隧道中电磁波近场区分界点研究

4.1 收发天线等高

4.1.1 理论分析

4.1.2 仿真

4.1.3 结论

4.2 收发天线不等高

4.2.1 理论分析

4.2.2 仿真

4.2.3 结论

4.3 本章小结

5 矩形隧道中电磁波近场区分界点实验研究

5.1 实验环境介绍

5.2 实验器材介绍

5.2.1 安捷伦N9310A射频信号发生器

5.2.2 安捷伦N9304B手持式射频频谱分析仪

5.2.3 天线

5.3 实验验证

5.3.1 收发天线等高

5.3.2 收发天线不等高

5.4 本章小结

6 矩形隧道中弯道对第一分界点影响实验探究

6.1 探究距离弯道远近对第一分界点的影响

6.1.1 频率为900MHz

6.1.2 频率为1800MHz

6.2 探究频率对弯道分界点的影响

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要工作与结论

7.2 局限性与展望

参考文献

作者简历

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘肖鹏

导师: 成凌飞

关键词: 隧道,电磁波,限定空间,分界点

来源: 河南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 河南理工大学

基金: 国家自然科学基金

分类号: O441.4

DOI: 10.27116/d.cnki.gjzgc.2019.000086

总页数: 72

文件大小: 3320K

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