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。     

一种6～8 GHz超宽带天线的设计分析

设计印刷在有限大聚四氟乙烯板上的叶状偶极天线,设计的工作频带是6-8 GHz。应用结合完全匹配层（PML）技术的时域有限差分（FDTD）方法,对天线的阻抗特性和远区辐射场的分布进行了研究。结果表明：在没有任何加载的情况下,与50Ω馈线相连时,在设计的主频带内,其电压驻波比小于1.6,在几个不同频率点的辐射场方向图表现出良好的稳定性。该天线的特性能够满足超宽带的要求,可用于无载波超宽带无线数据通信系统。     

车载BTM天线电磁干扰耦合规律研究

在地面应答器与车载BTM天线进行信号传输的过程中,车载设备很容易受到电磁干扰,其中以瞬态脉冲干扰最为频繁也最为严重,开展车载BTM天线的电磁干扰耦合规律研究,掌握其干扰耦合特性,对于保障列车信号正常传输具有重要意义。本文首先从应答器系统的工作原理与传输特性出发,对车载BTM天线进行仿真建模分析;针对典型脉冲干扰信号进行时域、频域以及能量分布分析;基于建立的车载BTM天线模型,仿真计算了车载BTM天线端口耦合电流在不同类型、不同极化角度、不同入射角度干扰信号影响下的大小。研究表明,在水平极化脉冲信号干扰下,其对车载BTM天线造成的电磁干扰影响远大于垂直极化,且当其入射方向与车载BTM天线主瓣方向一致时,对车载BTM天线的影响最大。     

同相牵引供电系统改进型混合电能质量调节器研究

传统的混合电能质量调节器HPQC在背靠背变换器中采用LC耦合支路和L耦合支路来降低变换器的补偿容量和直流电压，但HPQC只能在特定的负载条件下达到最小补偿容量。为了在所有负载条件下保持变换器补偿容量处于较低水平，本文提出了一种改进型混合电能质量调节器，采用晶闸管开关支路代替常规的固定耦合支路，动态调整支路阻抗，能够有效降低变换器补偿容量。     

高速铁路EMC线天线在低频段近场耦合的研究

天线系数是辐射类的电磁骚扰发射(EMI)检测中主要不确定度来源之一,如果天线没有被准确地校准,会影响到后续所有的测试过程。对于天线校准的方法,至今仍然有一些问题尚未很好地解决,譬如未考虑近场耦合问题以及平衡不平衡转换器(balun)对天线系数测量结果的影响等等。尤其是在低频(30M～180MHz)的情况下,近场耦合的影响相当明显,给测量带来很大的误差。针对这些问题,首先描述了一种能计算已知balun结构和近场耦合的数值仿真方法,然后利用该方法分析了不同的balun结构对EMC线天线的影响,并根据特定的balun结构对近场耦合进行了量值分析,最后重点针对常规EMC测试情况,根据特定的balun结构计算出了近场耦合系数,并且在一个实际的测试场地上尽可能地验证了数值计算的结果。     

基于等效阻抗模型的应答器下行链路传输性能评估方法研究

为监测和分析应答器传输系统下行链路传输性能,提出一种适用于铁路现场的基于等效阻抗模型的性能评估新方法。对应答器传输系统下行链路传输过程进行建模分析,给出下行链路传输过程等效阻抗模型,提出评估下行链路传输性能的阻抗测量与误差校正方法,引入六项统计参数对阻抗测量结果进行分析。测试结果表明,静态测试时车载天线输入阻抗的模与下行链路信号磁感应强度为增函数关系,而动态测试由于误差校正方式的改变,使得两者变为减函数关系;仿真结果表明,六项统计参数能够用于分析不同列车运行条件和环境下应答器传输系统下行链路传输性能的变化,验证了本文所提方法的正确性与可行性。     

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。     

基于电磁感应原理的应答器系统旁瓣成因分析及应用

广泛应用于CTCS-2与CTCS-3的应答器系统在车地信息传输过程中产生的感应电压幅值包络由于存在旁瓣结构,在算法设计时需要设置阈值区分旁瓣与主瓣,避免发生将包络中的多瓣结构识别为多个应答器等故障,还需在安装与维护过程中适当降低安装高度,防止信号衰减到无法识别。针对旁瓣问题,通过建立双线圈电磁感应耦合模型,对列车运行过程中应答器系统电磁耦合的感应电压进行计算,并结合天线的结构分解电磁信号耦合中的磁感应强度,分析天线各部分产生的磁感应强度垂直分量及其在接收天线中形成的感应电压,得出天线垂直于钢轨铺设方向的横向对边和平行于钢轨铺设方向的纵向对边的感应电压瞬时方向相反,且对应的幅值不平衡,产生的激励会导致包络出现旁瓣。通过有限元仿真设计一种调整空间磁场分布以实现削弱旁瓣包络的新型激励天线,并与现有天线的感应电压包络进行对比验证。     

车号识别系统的收发天线研究

收发天线采用微带矩形贴片天线阵，本文用传输线模型法分析和设计。为简化分析，辐射单元被看成是由一段低阻抗传输线连接的两个缝隙。本文给出了开路半波谐振器及微带线阵的设计方法与步骤。该天线在设计时选用最小单元间距方法，减小天线体积，同时易于匹配，提高增益带宽。在902MHZ-928MHZ工作时，实测天线驻小波小于1.4，增益大于9dB。半功率波瓣宽度大于60℃。     

双信道应答器多天线间的互耦分析及降耦研究

双信道应答器内部4个不同频率的天线间的互耦,破坏天线的调谐状态,影响天线的正常工作。基于天线的串、并联等效电路,推导天线带宽的计算公式;建立双信道应答器多天线的三维仿真模型,对串联等效电路进行仿真分析。结果表明:多天线间的互耦使损耗电阻增加,等效电感和自谐振频率减小,同时使天线间产生转移阻抗,进而导致调谐频率偏移;4.234 MHz FSK发射天线至27.095 MHz接收天线、9.032 MHz PSK发射天线至27.095 MHz接收天线、9.032 MHz PSK发射天线至4.234 MHz FSK发射天线、4.234 MHz FSK发射天线至9.032 MHz PSK发射天线的传输系数均大于-10dB。在4.234 MHz FSK发射天线和9.032MHz PSK发射天线的信号输出端增加低通滤波器后,天线间的传输系数均降低到-10dB以下,表明加载低通滤波器可有效降低多天线间的传输系数,从而实现了多天线间的降耦。     

一种控制分裂式变压器输出绕组间耦合系数的方法

为了控制分裂式变压器输出绕组间磁耦合程度，从分裂式变压器输出绕组间的耦合系数定义和测量方法出发，通过理论推导得出了输出绕组对称分布结构的分裂式变压器短路阻抗与耦合系数的关系，从而找到了一种通过控制短路阻抗来控制耦合系数的方法，并通过样机试验数据验证了该方法的可行性。     

基于车-网同步测试的牵引变电所馈线保护误动分析

大功率高速动车组密集开行,与牵引供电系统之间引起的车-网耦合匹配问题愈发凸显。牵引供电系统作为高速铁路的唯一动力来源,车-网耦合系统的匹配性直接关系运行安全和质量。采用车-网同步测试方法,研究动车组牵引负荷特性变化规律,分析牵引负荷对牵引变电所馈线出口处等效测量阻抗的影响,探究牵引变电所馈线保护阻抗Ⅰ段误动的原因,为车-网耦合系统优化设计提供重要参考。     

高速铁路双向点式信息交互系统设备的研究

从双向点式信息交互系统提出的背景及其基本构成出发,研究系统的地面和车载两个不同部分的系统构架。分析系统的关键部件———双向传输天线,根据N圈环的辐射电阻和耗损电阻的计算公式,讨论双向传输天线的效率。确定天线的有效作用范围为670mm,有效水平耦合时间为8ms。室内静态模拟试验结果显示,在8ms有效时间内,接收总帧数与接收正确帧数均为8帧1024bit数据。现场动态试验结果与室内静态模拟基本相同,验证了有效水平耦合时间与可接收数据量的关系。     

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。     

应答器传输系统作用过程分析

应答器传输系统由地面应答器、车载天线单元和车载应答器接收单元组成。列车高速移动时,车载天线单元相对应答器产生时空变化,传输信道形成时变特性。基于电磁场理论,解释应答器传输系统的工作原理,阐述其电感耦合的本质。通过研究应答器输入输出随空间变化关系、输出随时间变化关系,分析应答器输入输出特性,得到在系统射频能量传输过程中,应答器和车载天线单元在不同空间位置时的作用过程。通过模拟仿真,反映出应答器传输系统的时变非恒参过程,以及相对距离的变化对传输效能的影响。并以耦合系数S_(21)为研究对象,探讨空间位置对S_(21)的影响。     

地铁车辆转向架天线梁模态与疲劳寿命分析

国内某地铁车辆转向架的ATP天线梁频繁出现断裂,为探寻天线梁断裂的原因,对其进行现场试验分析。依据实测的天线梁约束模态及有限元软件计算的整备状态下模态结果,分析天线梁实测动应力频谱的主频及振型,并利用IIW-1823《焊接接头与部件的疲劳设计标准》计算天线梁上测点的等效应力范围和疲劳寿命。结果表明,天线梁的1阶垂弯、1阶横弯及与构架八字变形的耦合振型(75 Hz)均对天线梁的疲劳寿命造成较大的影响;在随机振动疲劳分析下,天线梁上大部分测点的等效应力都已经超过焊缝的疲劳极限80 MPa,尤其是位于天线梁横梁中部支座上的T4测点,等效应力为214.4 MPa,已经极大地超过焊缝的疲劳极限,而且疲劳寿命也远远达不到设计要求。     

地铁IC卡读写器的设计研究

介绍地铁车站AFC系统读写器与票卡耦合工作的原理,针对目前南京地铁票卡遵循的ISO14443typeA标准设计高性能的读写器,对读写器的天线与票卡间的耦合效果进行分析研究,为进一步提升设备性能提出合理化方案。     

高速铁路隧道及高架桥路段牵引网建模与分析

在高铁全并联AT供电方式下的牵引网链式模型基础上,推导多导线的阻抗及导纳矩阵;结合四周无限隧道模型及电磁场理论,计算隧道中导线的自阻抗、互阻抗和分布电容,并求牵引网供电回路和高架桥桥墩间的耦合系数;在Simulink仿真平台里搭建各路段牵引网仿真模型,通过分析该模型输出电气量,验证了所建模型的正确性。在此基础上,研究了负载位置变动高铁牵引网特殊路段的牵引网电压及钢轨电位的分布规律。     

高速铁路车—网间电耦合阻抗特性及稳定性分析

基于多导体传输理论将AT牵引供电网等效为链式网络,每隔1km设置1个切面从而得到牵引供电网的Π型等效电路模型,再将高速列车的逆变器—电机系统简化为电阻负载,建立列车牵引传动系统模型,从而构成车—网系统模型;采用电流谐波检测法得到牵引供电系统的输出阻抗和网侧变流系统的输入阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法分析牵引变流系统的稳定性,并基于MATLAB软件仿真分析列车位置及其输入阻抗对变流系统失稳的影响。结果表明:当列车输入阻抗小于牵引供电系统输出阻抗时,车—网阻抗为强耦合,变流器控制参数设置不当会引起列车牵引系统不稳定;反之,车—网阻抗为弱耦合,此时列车牵引系统稳定。     

铁路车载北斗高精度一体化天线设计与实现

提出铁路车载北斗高精度一体化天线设计方案,解决同类天线重复布设问题,节约列车顶部空间。利用干扰分析及隔离处理、抗多路径干扰等关键技术,研制了原型天线,经过测试,功能和性能均满足设计要求,解决了以往无法使用单一天线同时实现高精度定位和短报文通信的难题,一体化设计能够降低天线布设成本。