新时代电磁兼容专业人才培养模式改革与探索

根据新时代背景下电磁兼容专业人才培养所面临的问题与挑战,结合北京交通大学电磁兼容相关课程特点,以及电磁兼容专业人才培养与轨道交通领域发展的密切相关性,从树立培养目标、改革课程体系、创新人才培养模式三方面,对新时代电磁兼容专业人才培养工作进行探讨。提出面向行业发展建立本-研贯通的跨学科课程体系,及“课程教学-学科竞赛-科学研究+工程实践”的递进式人才培养模式,促进了高素质复合型电磁兼容专业人才的培养。

近距离观察电磁兼容暗室的场均匀性——电磁兼容暗室的有限元分析

采用有限元法(FEM)对电磁兼容暗室的测试面场均匀性(FU)进行了三维仿真分析,目的是比较地面铺设不同吸波材料(仅限于聚氨酯角锥和铁氧体瓦)以及四周墙面安装的吸波材料距离地面20 cm(即与地面相接的四周金属墙面有20 cm裸露在外)时FU的变化情况。计算结果表明:在其他条件相同情况下,仅改进地板铺设的吸波材料性能,可以显著改善FU;而四周墙面铺设的吸波材料离地面有20 cm时,FU将变差。此外,还提供了测试面中的电场三维分布图,使测试面的FU可视化;根据FU分布图分析了FU在较低频和较高频时的不同变化情况。对暗室的三维仿真分析,使得在实际建造暗室之前,就能对暗室的场均匀性有比较准确和具体的了解,从而可以及时发现和解决问题。

牵引逆变器仿真及其电磁干扰机理分析

本文在Simulink平台上搭建了牵引逆变器的仿真模型,模拟了牵引逆变器的工作过程,针对牵引逆变器中主要的电磁干扰来源进行了仿真,得到逆变器输出谐波幅值及其THD。在模型中加入死区时间、对地寄生电容等实际因素,得到其对于逆变器EMC的影响,分析比较输出波形中谐波的畸变率、频谱变化,提供电磁兼容滤波的依据。

轨道交通机车牵引电流谐波测试软件的实现

在分析牵引电流谐波测量系统原理以及在实测中各参数配置要求的基础上,给出了系统的实现方法,分析了系统设备要求,组建了牵引系统谐波自动测量系统,编写了自动测试软件,并利用该系统对某型机车的牵引谐波发射进行了测试。结果表明,该系统运行良好,能直观地反映出机车的谐波发射水平。

高速铁路专用通信信道电波传播特性

依据射线跟踪法和帐篷定律,计算高速列车车厢内高速铁路专用通信信道电波传播的频率响应可知,电波在车厢内传播的路径损耗大于30dB。实测车厢内电波传播的频率响应,对实测数据进行IFFT变换处理可知,在直达路径(LOS)和非直达路径(NLOS)条件下,电波传播的平均功率时延谱符合Saleh-Valenzuela(SV)模型,均方根时延扩展与传播距离的关系更适合选用幂函数描述。进一步对实测数据进行统计处理,得到SV模型关键参数,以及车厢内电波传播的小尺度衰落模型和路径损耗模型;车厢内电波传播的小尺度幅度衰落在LOS场景下服从对数正态分布,在NLOS场景下服从瑞利分布;车厢内电波传播环境指数LOS场景下为1.283,NLOS场景下为1.098。

高速铁路CTCS-3级列控系统无线信道电波传播特性研究

提出了2种不同的、基于频谱仪的测试方法,用于实现在较宽的频率范围内对CTCS-3级列控系统无线通信信道中等尺度衰落及小尺度衰落特性的测量。通过对现场测试数据的分析,初步得到了高速列车无线信道电波传播中等尺度及小尺度衰落特性的相关结论。还提出了在实验室搭建仿真测试平台用于模拟地面高速移动信道的方法。

3m法半电波暗室改造施工案例

介绍了北京交通大学3m法半电波暗室改造施工过程中遇到的问题、解决方案以及在暗室施工中应注意的各种事项。

数字移动无线电TD和FD制式的对比分析

结合实际应用中存在的非理想因素,针对TD和FD二种制式的数字移动无线电系统进行详细对比和分析,两者在不同方面各具有优势,也存在其固有问题。因此,实际应用中,应该进一步分析需求和应用场景,合理的选择相适应系统制式。

数字移动无线电无线传输技术分析

针对DMR-TD和DPMR-FD的底层无线传输系统体制进行详细介绍和对比;通过误比特率分析了2种制式无线传输系统的性能;最后建立点对点传输链路仿真平台,分析和比较了2种制式无线传输的误比特率性能。

陆地高速移动环境下电波传播特性的建模与分析

采用有限状态的马尔克夫链得出陆地高速移动环境下电波传播路径的动态仿真模型。将模型与真实的陆地高速移动电波传播环境相结合,建立了更符合实际传播环境的电波传播仿真模型,通过该传播模型得出陆地高速移动环境下的电波传播特性。将得出的模型运用于较平坦地理环境,基站信号覆盖区域约为3km,存在视距(LOS)路径。通过仿真给出了高速列车在沿线不同位置和不同速度时的电波路径数目、各电波路径的衰减系数、延迟时间等,以及由此分析计算出的在该环境下的多普勒频谱、电平通过率等电波特性。最后,对这些仿真数据进行统计分析,证实了该传播模型的有效性。

DMR集群系统标准详解与分析

首先对DMR集群系统的空中接口、服务、网络规划与管理以及编号等规范进行详细说明,并从DMR集群整体系统设计的层面对其进行简要分析,指出在网络规划和管理中应该着重注意的问题。

基于遗传算法的车载天线布局优化

基于遗传算法变换车载天线的位置坐标,可以产生大量截然不同的高性能设计方案,保证了天线布局设计的多样性,有效的克服了传统方法中的人为因素。并在此基础上结合机车顶上的实际情况提出了车载天线布局优化的目标函数,详细讨论了如何利用Matlab数学工具建立数学模型得到优化布局的天线位置坐标,并通过三维电磁仿真软件验证了天线布局的正确性,为实际的天线布局提供了理论依据。

电缆间串扰电流的理论建模及仿真测试

电子电气设备日趋复杂,其内部有限的空间通常布置有大量的强电及弱电电缆,这使得线缆串扰问题成为整个系统电磁兼容性的一个关键因素。本文以被干扰电缆上的电流为研究对象,对不同电缆间串扰进行了理论建模及计算。同时搭建了仿真测试平台,分别测试了电缆间距、屏蔽层接地方式及软辫线长度等参数对串扰的影响。实验数据与理论计算结果得到了较好的吻合,验证了理论模型的有效性。

MB-OFDM UWB系统频偏估计方法改进研究

针对多带OFDM超宽带(MB-OFDM UWB)系统,依据物理层国际标准ECMA-368,对现有的频偏估计方法做了改进,提出了一种高性能、低复杂度、高鲁棒性的联合载波和采样频偏估计方法。该方法在SC算法基础上,通过选择合适的相关距离,使频偏估计算法适合于所有的跳频模式,同时也改善了估计性能。仿真结果表明,新方法在保证估计性能的基础上可有效降低复杂度,适合于高速MB-OFDM UWB系统。

1～2GHz可计算偶极子天线的研制

现有的可计算偶极子天线主要使用混合器式巴伦设计。虽然这种可计算天线的准确性很好，但是成本极高。通过设计宽带渐进巴伦，并且提出开路-短路-负载（OSL）的方式准确测试巴伦的S参数，并将测试的S参数用于可计算天线理论中，研制覆盖1～2GHz频段的低成本可计算偶极子天线。在一定程度上降低了可计算天线的准确性，但是却以低成本获得了可以接受的可计算性。这种可计算偶极子天线的性价比较高。

双侧开孔矩形金属腔体的屏蔽效能仿真分析

介绍了屏蔽原理及开孔金属腔体屏蔽效能的计算方法,建立单侧单孔、单侧双孔、双侧单孔、双侧双孔4种矩形金属腔体模型,使用FEKO(电磁仿真软件),模拟各腔体在外部电磁干扰下的内部场分布,分析其差异。

无芯光纤干涉仪溶液浓度传感特性的理论和实验研究

无芯光纤(NCF)干涉仪以所处外部介质作为NCF段包层,对外界环境折射率变化极为敏感。本文对以NCF为基础构建的多模干涉仪(MMI)传输特性进行了详细的理论分析,并对其在丙三醇溶液中的浓度传感特性进行了实验研究。实验接入自制的长为4.4mm、直径为104μm的NCF,干涉仪单峰深度超过20dB,波形清晰,辨识度好。理论与实验的一致性说明,实验制作的MMI中,单模光纤(SMF)与NCF之间的渐变区域对干涉仪传输特性没有明显影响。在丙三醇水溶液质量分数由7%逐渐升高到70%的过程中,传输谱峰值波长移动范围达到26.5nm,峰值波长与溶液浓度的变化符合三次函数关系。研究表明,基于NCF的MMI对NCF外界溶液浓度变化能够做出连续实时的显著反应,并具有较高的分辨率。

多层光纤布拉格光栅的理论与实验研究

从理论和实验两方面研究了在非周期性多层光纤上写入布拉格光栅的光学特性。从耦合模理论出发,讨论了光纤具有多于一个光敏层的情况。在实验室自制的两类多层光纤上写入光栅的实验也表明,该类光栅具备有一般光栅的普遍光学特性,说明在使用多层光纤作为关键部分构建器件时,需要的各类光栅部件能够通过直接在该类光纤上写入光栅实现。紫外光在氢载掺铒多层光纤上写入光栅的实验说明分层的异种元素掺杂将导致芯区应力增加,从而辅助提高光纤的光敏性。

具有大范围高分辨率线性响应特性的超短无芯光纤溶液折射率传感器

通过理论与实验对比,证明模式传输分析(MPA)方法求解单模-多模-单模(SMS)结构的可行性.以MPA理论为基础,提出了SMS结构折射率传感装置线性响应点的寻找方法.利用该方法为实验制作的无芯光纤SMS折射率传感器设计了大范围高分辨率线性响应位置,并在实验中获得证实.实验采用短至4.4mm的直径104μm无芯光纤,在折射率1.326—1.417范围上获得了19.10dB的功率线性变化,以商用光功率计0.01dB分辨率计,折合折射率分辨率4.76×105,实现了理论指导下的大范围高分辨率线性响应.

高速移动体表面的二次辐射分析

从理论上分析了入射到高速列车车体上的垂直极化平面波在车体上产生的二次辐射场.利用爱因斯坦相对论和正反2次洛伦兹变换,得到了经过列车体的反射波解析式、二次辐射场的频率和反射角等参数.反射波频率和反射角不再遵守反射定律,而是与速度、入射角和方位角有关的函数.当y方向速度大于或等于0时,反射角均小于或等于入射角;y方向速度小于0时,反射角则大于入射角.随着入射角的增大,反射频率和入射频率之间的差距越来越大;随着y方向速度的增大,两者之差也逐渐增大.最后通过仿真计算和实测数据验证了理论分析的正确性.