文章目录

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外的研究现状

    1.2.1 受限空间电波传播预测模型

    1.2.2 抛物方程方法

    1.2.3 目前研究中存在的问题

1.3 本文的研究内容及结构

2 基本方法与验证

2.1 标量抛物方程方法

    2.1.1 Crank-Nicoslon方法

    2.1.2 交替方向隐式抛物方程方法

2.2 矢量抛物方程方法

2.3 射线追踪方法

2.4 本章小结

3 隧道双向电波传播模型及传播特性分析

3.1 双向抛物方程方法的基本理论与验证

    3.1.1 双向抛物方程方法基本理论

    3.1.2 双向抛物方程方法的验证

3.2 单向和双向抛物方程方法结果对比

3.3 天线位置对单向及双向电波传播的影响

3.4 双向抛物方程方法在楼道中的测试验证

3.5 本章小结

4 混合空间电波传播模型及传播特性分析

4.1 自由空间电波传播模型与验证

    4.1.1 完全自由空间电波传播

    4.1.2 阻抗地面环境电波传播

4.2 混合受限空间电波传播特性研究

    4.2.1 开阔空间和隧道接续环境电波特性

    4.2.2 开阔空间和山体接续环境电波特性

4.3 本章小结

5 天线和环境对隧道电波覆盖的影响及楼道电波覆盖实验

5.1 隧道中的传播路径

    5.1.1 隧道中电波的分段模型

    5.1.2 隧道中的拟合公式

5.2 天线参数对隧道电波覆盖的影响

    5.2.1 发射天线频率对电波传播的影响

    5.2.2 天线波瓣宽度对电波传播的影响

5.3 隧道环境对电波覆盖的影响

    5.3.1 隧道壁电参数对电波传播的影响

    5.3.2 隧道截面尺寸对电波传播的影响

5.4 楼道天线参数对电波传播的影响

    5.4.1 接收天线位置对电波传播影响

    5.4.2 接收天线位置对电波传播影响的实测结果

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集

文章摘要:铁路沿线稳定的无线通信系统是列车安全运行的重要因素之一。我国山区铁路沿线地形复杂,为了避免列车无线通信信号和外界信号相互干扰,通常要将列车的无线通信信号控制在铁路沿线有限空间内传播。因此,实现铁路沿线电波在有限区域内的高效覆盖是提高无线通信质量,进而保障铁路无线控制系统安全运行的重要手段。铁路沿线电波覆盖的研究主要集中在隧道这一单一场景上,对沿线开阔空间、以及包括开阔空间与受限空间接续区域在内的混合空间中电波覆盖研究的很少。本文针对现有研究的不足,对铁路沿线混合空间中的电波覆盖特性和规律进行研究,希望为我国中西部地区铁路铁路无线通信系统的设计提供理论依据。本文的主要内容和创新点有以下几个方面:（1）在原有的交替方向隐式抛物方程方法的基础上,研究了隧道的阻抗边界条件并进行模拟,推导了此环境中的双向抛物方程方法,利用该方法能够考虑存在列车时的后向散射电波,因而能更加真实地模拟隧道内的电场分布。为了验证方法的正确性,利用射线追踪方法对抛物方程方法的结果进行了验证。（2）将抛物方程方法应用于开阔空间中的电波覆盖特性研究。此类环境因为没有明确的物理边界,难以用计算方法进行全空间计算。因此,利用窗函数设置开阔空间中抛物方程方法的计算区域边界,对边界处的电波进行吸收,从而将计算区域模拟成开阔空间。为了验证方法的正确性,利用自由空间电波传播经验公式和双射线方法对抛物方程方法的结果进行了验证。（3）利用抛物方程方法研究了铁路沿线混合空间中的多种因素对电波覆盖的影响。建立了开阔空间-隧道等多场景电波覆盖模型,对电波在不同场景中的传播特性进行了仿真。利用场强中值和平坦因子两个指标对天线位置对电波覆盖的影响进行了研究,得出了最适合安装天线的区域范围;此外,对隧道本身的介质对电波覆盖的影响进行了研究,得到介电常数和电导率改变时的电波覆盖规律。（4）从理论和实测两个方面对楼道环境下不同天线位置以及存在障碍物时的电波覆盖情况进行了研究,测量了不同天线位置时的接收功率分布规律,并与抛物方程模型分析得到的结果进行了比较研究。

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