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基于通信的列控系统中漏泄波导的建模与分析
| 论文题名： | 基于通信的列控系统中漏泄波导的建模与分析 |
| 关键词： | 漏泄波导;信号强度;列控系统;无线局域网;抗干扰能力 |
| 摘要： | 基于通信的列控系统(Communication-based Train Control，CBTC)采用基于IEEE802.11无线局域网(WLAN)技术实现车地双向无线通信。CBTC车地通信系统采用自由波传输车地信息，容易受到外界干扰。漏泄波导具有传输损耗低、抗干扰能力强等优点，可大大提高车地通信系统的可靠性和安全性，已逐渐应用到CBTC系统中。 本文研究了矩形波导的传播原理和波导缝隙理论，利用磁偶极子等效原理建立了漏泄波导模型。通过HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件仿真和实际测试得到漏泄波导上方的信号分布特征，并与漏泄波导的信道模型对比，从而验证了模型的合理性。 本文的主要研究内容如下: (1)矩形波导传播原理的研究。结合国内外发展现状，研究矩形波导的基本传播理论，分析波导内部电磁波的传输模式及其场分布情况。 (2)漏泄波导缝隙理论的分析。综合矩形波导的传播原理和波导内壁电流分布特性，研究波导开槽原理，从而分析缝隙位置对漏泄波导辐射性能的影响，为波导缝隙设计提供了理论依据。 (3)磁偶极子等效原理建立漏泄波导的信道模型并分析其辐射特性。本文采用磁偶极子等效原理结合天线阵列理论，建立CBTC运营环境下漏泄波导的信道模型，给出漏泄波导上方信号强度的计算方法，分析漏泄波导上方的辐射特性和信号分布趋势。 (4)软件仿真和现场测试验证漏泄波导信道模型。本文通过HFSS软件在不同接收高度、缝隙尺寸和开缝形式的情况下进行仿真实验得到信号分布情况。搭建漏泄波导测试平台针对仿真内容进行实际测试，进一步分析漏泄波导的辐射特性，从而验证漏泄波导模型的合理性。 结果表明:通过磁偶极子等效方法建立的信道模型得到的信号强度和分布趋势与软件仿真和实际测试结果基本一致，可验证模型的合理性。不同的接收高度、缝隙尺寸和开缝形式对漏泄波导的辐射能力有明显影响;尤其以圆孔和长缝形式对比发现，在开缝面积相同的情况下，垂直于中心轴线的长缝缝隙作为漏泄波导的开缝方式其辐射效果更好。本文关于漏泄波导的研究为今后在CBTC系统中的应用提供了参考。 |
| 作者： | 黄嘉钦 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 步兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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