文档介绍：Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse肈天线对隧道中电磁波传播特性的影响芃本课题得到国家自然科学基金的资助(“煤矿***传感技术和预警系统基础理论与关键技术研究”批准号:50534050)薃霍羽徐钊郑红党周兴螇中国矿业大学,信电学院,江苏徐州(221008)膆E-mail:huoyupaper@蚃摘要:本文结合实验数据,利用几何光学模型进行仿真分析,研究探讨了天线的最佳方向图和最佳安放位置。结果表明:发射天线在隧道截面的位置对隧道中电磁波的场强分布有很大影响;与全向性天线相比,在隧道顶壁中心处,采用方向函数为的水平极化天线,或在隧道侧壁中间,采用方向函数为的垂直极化天线,可以改善电磁波传播的驻波图形,并降低传播损耗。肀关键词:无线通信,隧道,场强分布,天线位置,方向函数衿中图分类号:TD655;,提高天线的覆盖距离,探讨了发射天线在隧道中的最佳方向图,但是并没有考虑到天线位置的影响[1]。然而本文的研究发现所谓的最佳方向图并非对发射天线的任何安装位置都适用,对于某些位置,其传播特性甚至不如全向性天线。螀目前虽然已有不少文献就隧道内天线位置对电磁波场强分布的影响做过相关研究,但所得结论各不一致[2~4]。文献[2]用实际测量的方法进行研究,认为所得场强强度的差异是由天线的插入损耗对天线位置的敏感性造成的,而场强强度本身对天线位置不具敏感性。而文献[3]以多波模传输理论为基础进行仿真分析,认为电磁波场强强度对天线位置也具有敏感性,并且在隧道截面处的分布主要集中在中心区域。但文献[4]得出的实验结果显示随着收发天线间距的不同,场强在隧道截面的分布并非总是集中在中心区域。羀本文以几何光学模型[5~7]为基础,将实际测量数据与理论仿真相结合,首先分析和研究了天线位置对电磁波场强分布的影响,然后综合探讨了发射天线在隧道内的最佳方向函数和最佳安放位置。结果表明,在隧道内的适当位置选择具有适当方向性的发射天线,不仅可以大幅度降低电磁波的传播损耗,还可以明显改善隧道内电磁波传播的驻波图形,从而提高通信质量。,宽为a,高为b,采用直角坐标系,原点位于隧道横截面左下角,x,y,z分别沿隧道的宽度,高度和长度方向,如图1所示。几何光学模型下的衰减规律为[5,7]:薀 (1)螈、分别是发射天线发送的和接收天线接收到的电磁波信号场强;、分别是直射路径和第i条路径所对应的收、发天线图总增益,它是天线的方向系数和效率的乘积;是第i条传播路径的反射系数;、分别是直射路径和第i条路径所传播的路径长度。,即隧道截面的中心,顶壁中间,右上角,右侧壁中间,坐标分别是(,,z0)、(,,z0)、(,,z0)、(,,z0),z0为纵向参考点。将接收天线置于隧道截面的中心,即(,,z)的位置,沿隧道纵向移动。观察电磁波场强随距离变化的规律,仿真结果如图2所示。肇仿真中,假设隧道截面宽a=6m,高b=4m。载波频率为1000MHz。采用全向偶极子天线。蚄图2的四