煤矿井下5G射频源远场辐射防爆安全分析

针对5G通信技术在煤矿井下的推广应用,展开了远场辐射条件下射频电磁能防爆危险分析。首先在假设放电火花特性阻抗与天线内阻阻抗匹配的条件下,建立了环天线的等效模型和放电火花功率的理论计算模型;其次针对3.55 GHz工作频率,通过理论计算设计了窄带宽的环形接收天线和喇叭发射天线,并通过CST仿真软件验证了设计天线的S11曲线;最后搭建了1套收发天线仿真平台,用于估计环天线断点两端的电场强度和积分电压。仿真结果表明:当电火花与天线内阻阻抗匹配时电火花功率最大,且电火花的阻抗值对整个天线的感应电压基本没有影响;远场辐射条件下电火花可获得的功率随着收发天线距离的增大而减小;发射天线功率为100 W及发射天线增益为5时,在远场辐射条件下,产生的理论最大火花功率都不足以引燃瓦斯气体,故标准中的阈功率指标可能过于保守,有待进一步验证。