柱面弯曲对矿用可穿戴半模衬底集成空腔天线性能的影响

对矿用可穿戴半模衬底集成空腔天线在柱面弯曲情况下的频率特性、阻抗匹配及辐射特性进行了仿真分析,结果表明:天线柱面弯曲导致谐振频率升高,但-10dB相对带宽基本不变;当辐射开口发生弯曲时,天线阻抗匹配随着弯曲程度增大而逐渐变差;天线柱面弯曲造成正向辐射增益降低、背向辐射增益升高。因此,针对天线在柱面弯曲情况下的应用,应适当增大天线空腔尺寸和导电底面的长度或宽度,并在选择天线放置方向时应保持辐射开口不弯曲。     

煤矿井巷天线位置对辐射场分布的影响

采用基于介质波导理论的多波模模型,推导巷道中天线的耦合效率和方向函数。以水平极化半波偶极子天线为例,进行仿真分析,得出结论：天线在巷道截面中心最有利于波模的激励,天线耦合效率最大,且传输衰减率最小;除截面中心区域,天线在巷道截面横向对称轴的位置,如巷道侧壁中心,也较易激励波模,可有效激励70%以上的波模,天线耦合效率较大,传输衰减率也相对较小;当天线靠近巷道截面拐角时,最不利于波模的激励,只能有效激励30%左右的波模,天线耦合效率最小,传输衰减率最大,但此时天线的辐射方向性最强,信号起伏最为平缓。     

融合波模和射线理论的矿井电波传播模型

本文提出了电波在煤矿井巷内传播的融合模型:利用波导波模理论修正射线模型,确定巷道内源射线的个数及其离开发射机的方向;通过几何光学基本定律证明矩形巷道内射线传播路径投影的反射定律和夹角定律,推导出射线到达接收天线所在巷道截面的位置、经历的反射次数、路径长度等与射线离开角的关系,以改进主动射线跟踪法,简化计算;运用接收球原理判断各射线经反射后能否到达接收机.经仿真并与实测数据比较,验证了模型的正确性.     

煤矿巷道壁粗糙度对电磁波传播的影响

根据多波模传输理论推导出多波模综合作用下因巷道壁粗糙度引起的电磁波衰减计算公式,并采用多波模模型仿真分析巷道壁粗糙度对电磁波衰减特性的影响。Matlab仿真结果表明,巷道壁粗糙度对电磁波衰减特性的影响随频率升高而增大,由于波导效应和巷道壁粗糙度的共同作用,煤矿井巷电波传播存在一个0.4～2GHz的低衰减频段。