铁路UWB定位微带天线设计

铁路线路进行养护时,养护现场可能出现恶劣的环境因素,造成养护设备操作人员和驾驶人员不能准确判定设备周围施工人员位置,从而造成人员碰撞安全隐患。针对上述问题,根据超宽带(UWB)实时定位技术,设计一种可适用于UWB定位技术的小型化超宽带微带天线,该天线的工作频段为3.04～11.3 GHz(S11-10dB),覆盖整个超宽带天线规定的频段,在规定带宽内增益为3.9-6.3 dBi,且具有较好的全向特性。天线结构简单,易于制作。     

并联介质加载环天线的脉冲辐射特性研究

介绍一种由环天线和介质块并联组成的小型化方向性脉冲天线,分析环天线的辐射机理,应用时域有限差分(FDTD)方法和完全匹配层(PML)技术对天线的辐射特性进行了研究。研究结果表明,该天线具有良好的方向性,辐射脉冲保形性较好,选择合适加载的情况下,连接50Ω的馈线,电压驻波系数小于3时,天线的阻抗带宽达到2.8 GHz(从2.8 GHz到5.6 GHz),其相对带宽为66.7%。该天线具有轮廓低、扁平化的特点,并且容易集成到系统中,可用于无载波超宽带无线数据通信系统。     

车载设备内置超宽带天线研究

根据紧耦合能够有效拓展天线工作带宽的原理,结合天线在强耦合安装环境下阻抗的变化规律,研究贴片与金属地对天线阻抗的影响,提出了一种能够嵌入金属机箱的超宽带共形天线。通过仿真技术表明:该天线在0.8~3.2 GHz频段范围内的S_(11)均小于-10 dB,且天线增益大于3 dBi。可见,设计的天线能够满足列车无线通信系统对宽频带和共形的性能需求。     

电磁型（EMS）磁悬浮列车系统铅垂方向的建模与仿真

在分析电磁型（ＥＭＳ）磁悬浮列车系统结构特性的基础上，建立了铅垂方向的动力学模型，考虑了弹性轨道、悬浮电磁铁、弹簧及液压阻尼对系统频带、刚度的影响，并给出仿真结果。     

无砟轨道用水泥基吸声板降噪效果评价

介绍了无砟轨道用水泥基吸声板工程,并进行了现场测试。在距轨道中心线7．5m处,铺设吸声板后可以降低噪声2．8dB（A）,在距轨道中心线30m处,铺设吸声板后可以降噪1．2dB（A）。吸声板在800—4000Hz各频带可降低0．7—6．4dB。结果表明：在铁路边界以内区域降噪效果显著,但在铁路边界以外作用有限。吸声板主要对800Hz以上的中高频噪声有一定的降噪效果。     

基于Neo4j图数据库和UWB技术的铁路数据中心智能定位系统

针对铁路各级数据中心对室内定位的需求,设计了基于Neo4j图数据库和超宽带（UWB,Ultra Wideband）技术的智能定位系统。使用Neo4j图数据库对数据中心进行建模,通过UWB技术实现数据中心室内高精度定位。该系统可实现机房安全区域管控和人员实时监控等功能,为机房巡检机器人等自动化运营维护（简称：运维）设备提供最优路径,提高铁路数据中心运维水平和效率,为新一代铁路数据中心建设提供技术支撑。     

基于无线MESH网络的机车信号通信系统研究

基于无线MESH网络（WMN）的机车信号数据传输系统,采用第三代WMN技术,通过优化网络拓扑提高系统的健壮性,采用混合频道复用方案增强MESH路由器节点的处理能力,采用圆极化天线增强无线信号接收效率,降低因为WMN多跳传输引起的带宽衰减,有效解决了有限发射功率条件下,无线覆盖和带宽性能优化的问题.     

正弦波与EL波作用下桩身土压力响应对比研究

为研究正弦波与EL波作用下抗滑桩支挡的高陡边坡桩身前后土压力响应差异,设计完成振动台试验进行响应分析。桩身前、后土压力分别呈倒三角形及抛物线型分布,峰值分别位于靠近桩顶、滑面附近,且桩后土压力略大于桩前。因存在频段耦合效应,正弦波与EL波产生的桩身前、后土压力峰值的差值随加速度峰值的提高较为波动,整体在0.5g达到峰值,分别达到3.242 kPa和2.268 kPa。通过FFT分析,EL波作用下,相对于桩后土压力,桩前土压力具有更强的低频放大效应;桩后土压力在高震级时,其次频带内的最大峰值频率会有较明显向低频带靠近的趋势。利用小波包分析频带划分均匀和时频局部化特性,得到2个峰值点处各频带小波重构分量。结果表明,正弦波与EL波工况下都是测点土压力第1频带(0～6.25 Hz)重构信号较为接近原始信号,即加载波卓越频率所在子频带对土压力响应影响最大,且就第1频带重构分量土压力最大值数值而言,正弦波约为EL波的1.15～1.85倍。此外,大震级时EL波第2频带(6.25～12.50 Hz)小波分量对桩后土压力影响较大。考虑到地震波的成分复杂,常用试验加载波正弦波与实测EL波在时域、频域特性差...     

WiFi/5G双频段列车车内通信天线设计

针对列车车内组网通信提出一种新型小型化2.4/3.4 GHz的WiFi/5G双频段微带贴片天线。天线由双圆环辐射贴片、接地板及FR4介质基板构成。详细讨论两圆环半径和宽度对阻抗特性的影响,并对其进行辐射特性和增益特性的分析。该天线的谐振中心频率为2.4/3.4 GHz,回波损耗均小于-10 dB,具有双频带特性,且天线的实测结果与仿真结果非常相似。该天线在无线通信中具有非常重要的应用价值。     

双信道应答器多天线互耦分析及改进

由于双信道应答器内部空间有限,天线单元之间距离很小。应答器内部的多天线间通过磁场发生耦合。即互感耦合,在相邻两天线近场之间引入互感,导致敏感天线的阻抗发生变化,是一种不期望的干扰。多天线间的互耦降低了天线的独立性,影响了天线的性能,增加了天线调谐的难度。互耦影响因素包括天线间距离、重合面积和不同工作频率的天线排列顺序等。为降低多天线间的耦合系数,提出增大天线间的距离、降低天线间的重合面积、重新排列不同工作频率天线位置等方法。仿真结果表明,上述方法提高了天线间的隔离度,降低了耦合系数。     

冗余BTM天线最小安装距离研究

针对加载冗余车载设备时列车底部安装空间有限的问题,分别对冷备、热备冗余天线与应答器传输模块BTM天线间的最小安装距离进行研究。利用FEKO软件建立单个BTM天线、安装冷备冗余BTM天线、安装热备冗余BTM天线3种模型。研究冷备、热备冗余天线在不同安装距离条件时BTM天线的有效作用范围,找出冗余天线对BTM天线有效作用范围产生影响的临界点,即冷备、热备冗余BTM天线的最小安装距离。研究结果表明,冷备冗余天线的最小安装距离为1.12m,热备冗余天线的最小安装距离为3m。冗余BTM天线最小安装距离研究压缩了冗余车载设备在列车底部的占用空间,提高了其在机车上安装的灵活性。     

基于改进遗传算法的车车直接通信毫米波喇叭天线研究

现有车载天线不适用毫米波通信系统，因此亟须研究适用于车车通信系统的毫米波天线。首先，对比现有喇叭天线的特点，确定圆锥喇叭天线为车载天线，通过等效源法求得天线的远场辐射方向图，根据设计要求确定天线的中心频率和增益；其次，基于传统经验公式和电磁仿真软件HFSS进行建模仿真，得到天线的特性参数，通过仿真结果对比得到喇叭天线的开口直径和波导尺寸对天线电压反射系数的影响；最后，利用改进遗传算法对天线进行结构优化，使得波导尺寸和开口直径参数达到最优。结果表明：在天线主频率下，优化后的天线增益为22.2 dB，电压驻波比为1.01，并有较好的方向性，满足车车直接通信系统中车载天线具有较高增益和较强端射能力的要求。     

城轨列车对列车通信的多天线Rake接收技术研究

近年来,列车对列车通信成为一种新兴起的技术,尤其在城轨领域具有迫切需求。但在地铁中,由于空间有限,电磁波传播受多径衰落影响较为严重,直接关系到城轨的运行安全,针对这一问题开展地铁环境列车对列车直接通信的抗多径衰落研究。首先,选择实际隧道环境下合适的通信距离和通信频段;其次,设计了一种使用三天线技术来抗多径衰落的毫米波通信机结构,提出将Pre/Post-Rake技术和多天线合并算法结合起来的方案,以降低误码率达到铁路通信标准;最后,利用毫米波路径损耗模型对改进Rake接收机的误码特性进行了仿真验证。仿真结果证明,此Rake接收机可有效抵抗多径衰落影响,提高城轨通信的可靠性和安全性。     

一种超宽带(UWB)正交成形脉冲设计方法

超宽带(UWB)扩频通信是一种当前短距离无线连接中的关键技术,而成形脉冲设计是关系到UWB系统性能的关键因素,也是当前的研究热点。本文基于压缩Chirp脉冲和Hermite矩阵特征向量,提出一种新的超宽带正交成形脉冲设计方法。首先利用压缩Chirp脉冲产生UWB的脉冲波形;然后构造Hermite矩阵,根据其特征向量对UWB成形脉冲进行正交化,用于支持多用户系统。仿真结果表明,利用该方法产生的UWB正交成形脉冲,能更好地满足UWB标准中频谱模板的要求,具有优良的频谱利用率和较好的自相关与互相关特性。同时,依据该方法设计脉冲具有较大灵活性,能够有效抑制与无线局域网(WLAN IEEE802.11a)的同频干扰。     

900 MHz频段电波在山区隧道的覆盖特性和应用设计

分析900MHz频段电波在山区长直隧道、隧道群和弯曲隧道中的测试数据,参考国际上的经验公式,得出900MHz频段电波在不同类型隧道中传播的初步特性参数。认为采用光纤直放站加天线辐射的方法,解决900MHz频段的GSM R移动通信系统在我国山区的应用是有效和可靠的。结合大秦双线铁路的线路情况,提出采用天线辐射方式解决GSM R移动通信系统在山区隧道的设计方法。     

微型桩加固土质边坡的加速度响应及其频谱特性研究

通过大型振动台试验,对微型桩及桩间土的加速度峰值分布规律进行了分析,并利用小波包分析具有的频带划分均匀能力和时频局部化性质,对水平向加载的El-centro波进行了分解,从而对其频谱特性进行了研究。试验结果表明:(1)由于加速度沿高程放大效应的影响,微型桩及桩间土的加速度峰值往往在桩顶处达到最大值;(2)影响微型桩和桩间土加速度的主要频段为低频地震波即第一频带(0.10~6.26 Hz)及第二频带(6.26~12.51 Hz);(3)高频地震波作用下,滑体底部位置处桩间土的响应情况较微型桩来说更加强烈,而在桩底位置处后排微型桩的加速度响应更为强烈。在实际工程设计与施工中,应避免微型桩与第一频带及第二频带下的地震波发生共振,对加速度响应比较强烈的位置应重点关注。研究结果可以为同类地区治理类似滑坡提供抗震设计支撑。     

移动脱轨器智能监测技术研究

移动脱轨器是铁路行车重要的安全设备,一旦误插、漏插可能导致严重事故,必须加强卡控管理。现有的移动脱轨器无法进行远程监控,只能通过作业人员现场检查,无法实时掌握其状态,存在一定的安全隐患。因此,设计了一套移动脱轨器智能监测系统,系统基于超宽带到达角度测距(AOA,Angle of Arrival)阵列天线单基站定位,结合行程开关综合判断上下脱状态。通过现场使用验证了智能监测系统能有效的显示移动脱轨器状态,提高了站场移动脱轨器管理水平,确保了行车安全。     

非接触智能卡读写器50 Ω匹配天线的设计

介绍了符合ISO/IEC 14443标准的读写器的50 Ω匹配天线的设计,包括读写器端以及天线端的匹配电路的设计.对读写器到卡的数据传输、卡到读写器的数据传输、天线尺寸的估算、匹配天线的设计等内容作了阐述.该产品已经应用在轨道交通行业.     

新型BTM天线吊架设计与应用

介绍了新型BTM天线吊架的设计原则及功能。通过与安装在转向架上的天线吊架进行对比,得出安装在车体底架隔墙上的新型BTM天线吊架的优点,并通过相关有限元仿真计算分析及模拟冲击振动试验来验证天线吊架的静强度和耐疲劳性能,以确保天线吊架设计的安全性与可靠性,进而达到提高BTM天线接收性能、保证高速动车组运行安全的目的。     

高速铁路平原场景无线信道小尺度衰落特征的研究

研究高速移动条件下无线信道特性是发展高铁新型通信系统的基础。本文基于标准信道探测仪Propsound在高速移动条件下平原场景的无线信道探测数据,分析此场景下的小尺度衰落特征。K因子在列车靠近接收天线时最大值为20dB,远离天线时取值为8dB～10dB;时间色散特性上,多径延时随着列车先靠近又远离接收天线而变化;区别于经典的Doppler功率谱,高速条件下无线信道在列车穿越基站的过程中呈现快速Doppler特性,并无Doppler扩展。