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路等模拟设计,将岩层信道与收发天线近似为一种信号传输网络,测试了该信号传输网络的传输特性。最后将岩层信道模拟电路与反滤波电路级联后来完成音频信号的传输,实验测试表明,音频信号通过地层信道模拟电路网络后传输结果失真比较大,但是经过模拟岩层反向滤波电路后可以得到较大程度的恢复。也说明该岩层通信模拟传输网络进行音频信号传输效果良好。本文所做的工作对穿岩无线通信系统的设计提供了一定的理论支持,具有一定的实际意义。……
