穿岩无线通信技术研究

发布时间：2021-03-02 02:00

　　虽然现代无线通信技术发展迅猛,但煤矿井下与地面间依然缺乏可靠有效的穿岩无线通信系统,这将是制约煤矿安全生产和开采效率的一个瓶颈。传统的井下有线通信链路抗突发事故弱,容易遭受破坏,致使地面与井下通信中断,影响矿井安全生产。因此,井下正常作业迫切需要一种高效、可靠、适应性强、信息传输快的穿岩无线通信系统来作为保障。本文主要工作内容如下:在分析岩层煤质电磁特性的基础上,研究了电磁波在岩层煤质中的传输特性和衰减特性,分别对均匀岩层煤质和多种分层煤质信道中电磁波传播特性进行了研究分析。根据电磁波穿透岩层煤质的衰减情况,建立适合岩层煤质的铁氧体环形天线通信模型,对天线的相关辐射参数进行优化配置。确立磁耦合形式的岩层通信模型后,借助MATLAB软件对岩层信道通信模型进行数值计算,并采用电磁仿真软件CST对通信模型数值计算结果进行验证分析。由模型仿真结果可以看出,在一定计算误差范围内将信道模型的仿真结果推广到已知野外实地环境中,对岩层通信天线的设计指标有一定的参考价值。由特定电磁环境下CST仿真特性曲线可以看出,它类似于滤波器的幅频特性。为了对整个穿岩无线通信接收系统进行模拟测试,进行岩层信道反滤波电... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

矿山（煤矿）救生通信系统示意图

图 2.2 多种分层煤质模型磁波在岩层煤质中传播的衰减方程，推导计算出石灰石的衰减常 0.0542，波阻抗044.7= e 11.47je 。假设电磁波在穿入第一个 1，则进入石灰石中的电场为0.0482 5cos(2 10 0.05zxE e t （z）=e 0.0482 5 01z cos(2 10 0.0542 44.7 )11.47zyH e t z （ ）=e 。子可以看出，在 t 0时，电磁波信号穿透石灰石煤质后电场强度减变化很大，石灰石对电磁波信号的影响主要是电磁特性参数，岩层第一层，它在石灰石与砂岩中的磁感应强度相比，石灰石中明砂岩对磁场的衰减比较大，其波阻抗较大。同时电磁波进入板和介电常数比较大，它的衰减会急速加剧。对于实际岩层中那些岩层煤质，可以建立多层岩层通信模型，将其中各层级岩层煤质型来计算，然后将多个均匀层级的煤质计算结果加权取平均值。输特性的估计也可以利用微元等效方法进行处理。们对多种分层煤质中电磁波传播随透入岩层煤质深度进行分析，

2 岩层无线通信的电磁特性及天线设计.3 为不同电磁参数的岩层煤质中电场衰减随传播距离的变化曲线，场厚度增加衰减在不断的加深，从四幅图可以看出，在不同频率下岩层场强度的衰减均显著，随着岩层煤质电导率的增大，电场强度衰减的幅图可知当岩层地媒质的电导率一定时，其衰减程度与频率有关，且减程度逐渐加深。


本文编号：3058394