【摘 要】
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随着我国经济社会的快速发展,铁路建设不断向中西部延伸。稳定可靠的铁路移动通信,是列车安全运行和乘客对外联系的重要保障,而铁路沿线的电波覆盖系统是铁路移动通信的基础。因此,如何实现铁路移动通信的高效电波覆盖是当前的一个研究热点。漏泄波导是铁路移动通信环境中的一类可靠的电波覆盖方式,具有结构简单、安装方便、传输损耗较低等优点。其中,椭圆漏泄波导因自身结构的可柔性化特质,具有可以连续长距离加工、应用中连
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随着我国经济社会的快速发展,铁路建设不断向中西部延伸。稳定可靠的铁路移动通信,是列车安全运行和乘客对外联系的重要保障,而铁路沿线的电波覆盖系统是铁路移动通信的基础。因此,如何实现铁路移动通信的高效电波覆盖是当前的一个研究热点。漏泄波导是铁路移动通信环境中的一类可靠的电波覆盖方式,具有结构简单、安装方便、传输损耗较低等优点。其中,椭圆漏泄波导因自身结构的可柔性化特质,具有可以连续长距离加工、应用中连接接头少、运输和敷设都更加方便的优势,因而更适用于铁路移动通信系统。本文对椭圆漏泄软波导进行研究,目的是找到比较实用化的波导结构参数,为在铁路无线通信环境中实现高效、稳定、可靠电波覆盖提供手段。本文的主要研究工作和创新成果如下:1.研究了5.8 GHz频段椭圆漏泄波导结构,通过对比传播常数的理论和全波仿真结果,证明了椭圆闭合波导理论可以用于指导椭圆漏泄波导的设计;研究了不同椭圆漏泄波导横截面的椭圆偏心率对波导传输和辐射特性的影响。结果表明,椭圆漏泄波导的基模截止频率和近场分布情况主要受椭圆长轴的影响,主模带宽主要受横截面椭圆偏心率的影响。2.提出了一种具有周向指向性的双排缝隙对称分布型椭圆漏泄波导结构,利用等效电磁流积分和全波仿真分析的方法,分别计算了不同缝隙偏离量(距双排缝隙对称线的距离)下、波导周向电场的归一化分布,并将两种方法的结果进行了对比和分析。结果表明,当缝隙偏离对称中心线时,波导周向电场方向图的波瓣宽度减小,周向指向性提高。此外,还研究了椭圆波导的馈电方式,并进行了椭圆波导的实际加工和测试,验证了该结构可以有效地将波导周向的能量聚集在波导正上方。3.针对椭圆漏泄波导容易受外力影响发生弯曲变形的问题,提出了填充介质的椭圆漏泄波导结构。研究了填充不同介电常数的均匀介质时,椭圆漏泄波导的辐射模式、单次谐波或多次谐波共存时的辐射场、以及具有周向指向性的介质椭圆漏泄波导;提出了“工”字形和“哑铃”形特殊介质填充的椭圆漏泄波导结构,分析并对比了两种形状介质填充时椭圆漏泄波导的衰减常数,证明了“哑铃”形波导具有更优的特性,并且两者均低于填充均匀介质时的衰减常数。进一步用等效电磁流积分法计算了距离波导上表面一定高度处的近场分布,并与全波仿真结果进行了对比,验证了等效电磁流积分方法同样适用于介质填充的椭圆漏泄波导。
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