大连海事大学学报

建立可靠的矿井通信系统是煤矿安全生产和抢险救灾的重要保障，研究矿井巷道中电磁波的传播理论对于设计和规划矿井无线通信系统具有现实意义。本文旨在研究矿井巷道中电磁波传播特性，分析了矩形巷道中的电磁波波模理论，并运用射线追踪法建立了矿井巷道无线信道模型，研究了围岩参数和异型截面对矿井巷道中电磁波传输特性的影响。本文研究的主要内容如下：（1）运用Marcatili近似分析方法对理想矩形矿井巷道进行分析，得出水平极化模和垂直极化模各个场量的数学表达式，进而推导出各个模式下的传输模衰减公式和截止频率公式，考虑了电磁波在矿井巷道传输过程中可能存在的倾斜、分支损耗、粗糙损耗和天线插入损耗，并分析了影响各类损耗的因素。（2）运用射线追踪法的镜像法原理建立矿井巷道多径信道预测模型，提出三维空间的射线总路径和入反射角的计算方法，使用Matlab软件对模型进行仿真，讨论了传输频率、巷道尺寸和接收点位置对场强分布预测的影响，并把仿真结果和文献进行对比，证明了所建立模型的正确性。（3）描述了矿井巷道中复杂环境因素对电磁波传输的影响。分析了矿井巷道围岩电参数对电波传播衰落特性的影响。研究了异型巷道中较为典型的圆形巷道和拱形巷道电磁波传输的衰落特性。