CBTC中利用漏泄波導傳輸車地信息的傳輸性能研究

孔令寬

【摘要】通過漏泄波導傳輸CBTC車地信息可以提高信息傳輸的可靠性和安全性。本文基于漏泄波導理論，利用磁偶極子法研究了漏泄波導的傳輸特性，并將仿真結果與實測數據進行了對比分析。同時，論文給出了積雪覆蓋條件下，波導傳輸性能的測試數據，由此針對積雪覆蓋的不同情況對傳輸信號的影響進行分析

一、引言

當前，我國城市軌道交通已經步入高速發展的時期，而隨著計算機和通信技術的發展，基于通信的列車控制（CBTC）已成為地鐵列車控制技術的主要發展方向。車地實時通信作為CBTC的基礎，是通過無線局域網（WLAN）技術來實現的。通過無線傳輸WLAN信號的途徑有以下幾種：天線自由波、漏泄波導、漏泄電纜。其中漏泄電纜尚未在CBTC中應用。

相較于天線傳播，漏泄波導有傳輸性能平穩和抗干擾能力強的優點，因此，它逐漸應用到CBTC中。隨著漏泄波導在CBTC中的廣泛應用，對其傳播特性的研究成為一個重要課題。本文在矩形波導理論的基礎上，對2.4GHz漏泄波導的傳輸性能進行研究。

本文采用的研究方法是仿真與實測相結合：分別進行仿真和實際測試，對仿真結果和實測結果進行分析對比，得到漏泄波導的接收高度范圍。其中，仿真采用專業仿真軟件Ansoft HFSS，而實際測試的地點是某條運營線路兩站間的一段隧道。

二、漏泄波導介紹

漏泄波導即是對矩形波導進行處理，使其表面縫隙化。

圖1中，長度為a的稱為寬邊，長度為b的稱為窄邊，且a逸b，標準矩形波導的尺寸滿足a=2b。

規則波導的常用參數有：截止波長姿c（截止頻率fc）和波導波長姿g。而CBTC中使用的是工作在2.4GHz的漏泄波導，其波長為姿=125mm約姿c。

矩形波導表面的縫隙之間的間隔為L。由于波導表面的縫隙都較小，且它們之間的間隔比它們的尺寸要大幾倍，因此每個縫隙的輻射都較小，且相互之間基本沒有影響。所以，連續縫隙的輻射可等價為用相同電源供電的連

圖2中，AP為發送端，WGB（Workgroup Bridge）為接收端。在不考慮RF放大器的情況下，即發送信號未經過射頻放大，按照圖3對CBTC車地通信進行鏈路運算。

依照表2的參數，可得漏泄波導始端接收信號強度為（同軸電纜按照5m計算）：

-49.53dBm=14.77-6.3-0.2×5-0.2-65+11.5-0.3-3

距離漏泄波導始端600m處的接收信號強度為：

②實測結果

我們進行了不同接收天線高度下接收信號強度的測試，其中接收天線分別位于波導上方320mm、400mm和500mm位置處，采用定點測試，每4m測試一次，共300m。其接收信號強度如圖5所示。從不同高度的實測結果比較圖可看出，實測結果分析與仿真結果分析得到的結論相同：接收天線高度越高，接收信號強度越小，且接收天線高度不應超過500mm。而考慮到實驗環境等實際情況，進一步實測時將接收天線放置于波導上方320mm處。

五、結論

CBTC中可以使用漏泄波導作為車地通信的傳播媒介，本文從2.4GHz漏泄波導的基本原理出發，將漏泄波導的一系列縫隙等價為一系列偶極子，并利用該思想在仿真軟件的輔助下對漏泄波導的傳播特性進行仿真，得到不同接收高度下，及積雪覆蓋漏泄波導時的仿真接收信號強度。同時，與現場實際測試實測結果分析對比，得到漏泄波導的傳輸特性如下：接收天線高度越高，接收信號強度越小。通過仿真與實測，可得接收天線高度不應超過500mm，本文實測時采用接收天線高于距漏泄波導320mm。

參考文獻

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