CBTC中利用漏泄波导传输车地信息的传输性能研究

【摘要】通过漏泄波导传输CBTC车地信息可以提高信息传输的可靠性和安全性。本文基于漏泄波导理论，利用磁偶极子法研究了漏泄波导的传输特性，并将仿真结果与实测数据进行了对比分析。同时，论文给出了积雪覆盖条件下，波导传输性能的测试数据，由此针对积雪覆盖的不同情况对传输信号的影响进行分析

一、引言

当前，我国城市轨道交通已经步入高速发展的时期，而随着计算机和通信技术的发展，基于通信的列车控制（CBTC）已成为地铁列车控制技术的主要发展方向。车地实时通信作为CBTC的基础，是通过无线局域网（WLAN）技术来实现的。通过无线传输WLAN信号的途径有以下几种：天线自由波、漏泄波导、漏泄电缆。其中漏泄电缆尚未在CBTC中应用。

相较于天线传播，漏泄波导有传输性能平稳和抗干扰能力强的优点，因此，它逐渐应用到CBTC中。随着漏泄波导在CBTC中的广泛应用，对其传播特性的研究成为一个重要课题。本文在矩形波导理论的基础上，对2.4GHz漏泄波导的传输性能进行研究。

本文采用的研究方法是仿真与实测相结合：分别进行仿真和实际测试，对仿真结果和实测结果进行分析对比，得到漏泄波导的接收高度范围。其中，仿真采用专业仿真软件Ansoft HFSS，而实际测试的地点是某条运营线路两站间的一段隧道。

二、漏泄波导介绍

漏泄波导即是对矩形波导进行处理，使其表面缝隙化。

图1中，长度为a的称为宽边，长度为b的称为窄边，且a逸b，标准矩形波导的尺寸满足a=2b。

规则波导的常用参数有：截止波长姿c（截止频率fc）和波导波长姿g。而CBTC中使用的是工作在2.4GHz的漏泄波导，其波长为姿=125mm约姿c。

矩形波导表面的缝隙之间的间隔为L。由于波导表面的缝隙都较小，且它们之间的间隔比它们的尺寸要大几倍，因此每个缝隙的辐射都较小，且相互之间基本没有影响。所以，连续缝隙的辐射可等价为用相同电源供电的连

图2中，AP为发送端，WGB（Workgroup Bridge）为接收端。在不考虑RF放大器的情况下，即发送信号未经过射频放大，按照图3对CBTC车地通信进行链路运算。

依照表2的参数，可得漏泄波导始端接收信号强度为（同轴电缆按照5m计算）：

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

距离漏泄波导始端600m处的接收信号强度为：

②实测结果

我们进行了不同接收天线高度下接收信号强度的测试，其中接收天线分别位于波导上方320mm、400mm和500mm位置处，采用定点测试，每4m测试一次，共300m。其接收信号强度如图5所示。从不同高度的实测结果比较图可看出，实测结果分析与仿真结果分析得到的结论相同：接收天线高度越高，接收信号强度越小，且接收天线高度不应超过500mm。而考虑到实验环境等实际情况，进一步实测时将接收天线放置于波导上方320mm处。

五、结论

CBTC中可以使用漏泄波导作为车地通信的传播媒介，本文从2.4GHz漏泄波导的基本原理出发，将漏泄波导的一系列缝隙等价为一系列偶极子，并利用该思想在仿真软件的辅助下对漏泄波导的传播特性进行仿真，得到不同接收高度下，及积雪覆盖漏泄波导时的仿真接收信号强度。同时，与现场实际测试实测结果分析对比，得到漏泄波导的传输特性如下：接收天线高度越高，接收信号强度越小。通过仿真与实测，可得接收天线高度不应超过500mm，本文实测时采用接收天线高于距漏泄波导320mm。

参考文献

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