基于Hilbert分形天线的弓网电弧电磁辐射特性研究

发布时间：2021-04-02 04:19

　　弓网电弧现象正随着机车运行速度的不断提高而愈发频繁。高温度高能量的弓网电弧,不仅能对接触线和受电弓滑板造成严重烧蚀,增加其磨损量,影响其使用寿命;还会产生不可避免的高频电磁辐射干扰,对车载设备的可靠使用、铁路沿线通信系统的正常运行及无线电信号的正常传输造成严重的影响,对机车的安全运行造成潜在的威胁。因此,研究弓网电弧及其电磁辐射特性对评价弓网受流质量的性能及提高电气化铁路与城市交通的服役性能有着重要的意义。首先,本文从理论的角度出发,对电弧的组成部分、形成原理及其电磁辐射的产生与传输机理进行了研究。进而,结合分形几何理论及接收天线基本原理,设计了一款用于检测电弧电磁辐射的小尺寸、宽频带、轻质量、便携带、低成本的Hilbert分形天线。通过三维电磁仿真软件ANSOFT HFSS软件搭建天线仿真模型,利用其自带的优化功能对天线的设计参数进行优化,针对天线辐射贴片层导线宽度、介质基板层厚度及馈电点位置对天线性能的影响规律进行了研究,并最终确定天线各项参数制作出实物PCB天线。其次,通过搭建弓网电弧电磁辐射试验装置,采用电压探头与自制Hilbert分形天线同步采集电弧电压与电磁辐射时域信号,研... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

弓网系统

1.862.082.292011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年0.00.51.01.52.02.5球高铁运营里程全(（a）2011-2017 年全球高铁运营里程统计 （b）2017 年全球高铁运营和在建高铁里程结图 1-1 世界铁路发展概况.1.2 弓网系统与弓网电弧然而，随着高速铁路的快速发展，电力机车的运行速度和载重量也在不断的提速铁路运行安全保障的要求也愈来愈严格[8]。在电气化铁路系统中，电力机车运动力来源于铁路沿线分布的牵引变电所，电力输送则是依靠机车车顶上的受电弓触网间的滑动接触来实现受流集电。由受电弓和接触网组成的电力系统即为弓网[9]，如图 1-2 所示。电力机车高速运行过程中，难免会存在接触线硬点、接触副及覆冰积雨积尘等多种现象，从而导致受电弓滑板与接触线在相对高速滑动过程现短暂分离现象，产生电弧现象[9]。典型弓网电弧现象如图 1-3 所示。

图 3-4 4 阶 Hilbert 天线边界条件设置形天线性能影响因素好坏直接影响着后面电弧电磁辐射检测试验的准确性复杂。因此，为了更清晰地探讨各类几何参数与天线FSS 软件自带的参数扫描功能和参数优化功能实现分化选择；研究了包括天线的馈电点位置、辐射贴片层线性能的影响。最后，以电压驻波比阈值不大于 5（设计目标，确定天线最终参数选择。置馈线的位置，即为馈电点。馈电点位置的选择直接影的匹配程度。为了探究天线馈电点位置与天线性能之所示的 6 个典型馈电点位置进行仿真。仿真时，设置度为 2 mm。不同馈电点对应的天线电压驻波比（VS曲线如图 3-6 所示。天线仿真扫频范围为 0~500 MH


本文编号：3114573