[發明專利]一種基于漏泄波導的真空管道飛行列車通信系統

有效

• 申請號: 201910031051.3
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109795524B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 劉留;張嘉馳;裘陳成;劉葉;李錚;周濤
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B61L15/00
• 分類號: B61L15/00;H01Q1/32;H01Q13/20
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種基于漏泄波導的真空管道飛行列車無線通信系統，用于解決真空管道飛行列車無線通信問題。所述真空管道飛行列車無線通信系統，包括車載天線子系統和地面漏泄波導子系統，兩者通過螺旋狀分布的漏泄波導實現無線通信。本發明通過設定漏泄波導在真空管道內壁呈螺旋狀分布和列車天線在真空管道橫截面圍繞真空管道軸中心做勻速圓周運動，利用螺旋狀分布的漏泄波導在真空管道中產生等相波的特點，通過控制列車天線的運動方式，最大限度的減小多普勒效應；車內用戶通過車內天線?中繼處理中心?列車天線與地面漏泄波導系統進行信息的交互傳遞，避免了與漏泄波導直接通信過程中產生較大的信號衰減，改善了無線信號的傳輸質量。

技術領域

本發明屬于微波通信領域，具體涉及一種基于漏泄波導的真空管道飛行列車通信系統。

背景技術

真空管道高速飛行列車在高速列車飛行管道中高速行駛。高速列車飛行管道，是一種在地上或地下建立的密閉金屬管道，管道內部的大氣壓強非常低，高速列車在真空管道內行駛時，具有低機械摩擦、低氣動阻力、低噪聲的特點，列車以超高速度(超過1000km/h)飛速行駛。

為了保證高速飛行列車的安全運行以及車-地通信的需求，必須有相應的通信系統保障其通信需求。由于高速飛行列車的特殊性，列車與地面間的通信方式不可能采取有線通信的方式，而是采取無線通信的方式。

現有技術中，無線通信通常采用無線自由波介入的方式。但是，這種方式無法應用于飛行列車真空管道，原因如下：首先，若采用傳統的無線自由波介入的方式，電磁波由基站到用戶終端需經歷兩次重大的衰落，分別是電磁波透射真空管道金屬壁與電磁波透射列車金屬車體，這將會導致終端接收到的無線信號非常衰弱；其次，由于高速飛行列車以極高的速度行駛，其與基站間產生的多普勒頻移將是高鐵產生多普勒頻移的數倍，這勢必會導致傳統的基站系統不能與高速飛行列車正常通信，因而傳統的自由波接入方式是不可行的。

另外，現有技術中，通常采用漏波通信電纜系統實現無線通信。但是在飛行列車的真空管道中，真空管道壁是金屬導體，漏泄電磁波受到金屬壁的影響，在真空管道中以全反射的形式存在，這與傳統密閉環境中的漏波電纜電磁環境有所不同，無法實現車—地間的無線通信。

發明內容

為了提高提高城市間的交流和溝通效率，本發明針對真空管道飛行列車，提供了一種基于漏泄波導的真空管道飛行列車通信系統。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于漏泄波導的真空管道飛行列車通信系統，所述真空管道飛行列車通信系統，包括：車載天線子系統和地面漏泄波導子系統；所述地面漏泄波導子系統與車載天線子系統間通過螺旋狀分布的漏泄波導實現無線通信。

進一步地，所述車載天線子系統包括列車天線、中繼處理中心和車內天線；其中，

所述列車天線位于列車的車頭位置，且在垂直于真空管道軸的橫截面上圍繞著真空管道軸做勻速圓周運動；

所述車內天線位于列車內部，用于與用戶進行通信；

所述中繼處理中心用于將列車天線接收到的信號發送至車內天線，或將車內天線發來的信號轉發至列車天線。

進一步地，所述真空管道飛行列車通信系統還可以包括：非金屬整流罩；所述非金屬整流罩置于所述列車天線外部，且材質為非金屬。

進一步地，所述地面漏泄波導子系統包括：漏泄波導；所述漏泄波導安裝在所述飛行列車真空管道的管道內壁。

進一步地，所述漏泄波導螺旋分布軌跡與列車天線螺旋運動軌跡呈90°相位差。

進一步地，所述漏泄波導的狹槽發射的電磁波呈球面狀分布。