[发明专利]电磁介质直接覆盖漏波系统的真空管飞行列车通信系统

说明书

本发明提供了一种电磁介质直接覆盖漏波系统的真空管飞行列车通信系统，包括：漏波装置和电磁透镜；所述的漏波装置安装在所述的真空管飞行列车管道内壁上侧，釆用宽边横缝的开缝形式，在电流密度最大处垂直切割壁，采用垂直极化方式发射电波；所述的电磁透镜作为天窗，安装在所述的真空管飞行列车上，所述的电磁透镜为金属平板超透镜，用于透射所述漏波装置中产生的漏泄波导，实现真空管飞行列车的车地通信。能量可以全部透射入介质中，显著地增强了入射平面电磁波的透射能力，符合列车在密闭金属管道的真空环境中传输的特性，使真空管高速飞行列车无线通信系统得无线信号传输效果有了很大程度地改善。

技术领域

本发明涉及电磁波技术领域，具体涉及电磁介质直接覆盖漏波系统的真空管飞行列车通信系统。

背景技术

随着以高铁为代表的高速运载工具的不断普及，真空管道高速飞行列车也在交通运输领域崭露头角。高速飞行列车管道是一条狭长的密封通道，一般设置在地下、户外甚至海底环境中，为了平衡成本、气密性和结构坚固性，管道内壁材料一般为多层材料结构的金属，这样便极大限制了无线信号进入通道内，对无线信号造成极大衰减。

无线通信系统是高速飞行列车安全运行的关键。在高速飞行列车中，列车与地面之间不存在有线连接方式，必然是选择采用无线通信方式。为了在高速飞行列车与地面之间搭建稳定的通信链路，如果采用传统的无线自由波方式接入，管道旁基站和车厢内乘客无线链路需要经历两次重大衰减——金属管道和车厢体，势必会导致接收端信噪比急剧下降，导致无线接入质量下降，甚至会对运载工具的运行带来巨大安全隐患，因此传统无线自由波接入方式并不适用于高速飞行列车。

高速飞行列车运行环境为密闭金属管道，列车顶端与管道内壁距离较近，将漏波结构安装于管道内壁上侧，通过漏波电缆近场覆盖实现高速飞行列车车地通信。

现有技术的缺点为：如果采用漏波电缆进行通信，金属管道对近场辐射会产生较大影响，漏波电磁波会在金属管壁以全反射形式传递，导致漏波电缆产生的覆盖特性较传统的隧道环境有很大不同。为解决这一问题，传统的方案是设立车载中继站，即车厢内乘客数据汇聚至列车接入终端(车载中继)，由车载中继与道旁接入网络进行通信。但这种方案是基于传统轮轨高铁开放运行环境所提出的，而真空管道内电波传播信道条件远比开放环境优越，车载中继站架构的优势不明显，并且漏波电缆在开槽工艺尺寸上要求严格，同时会有较大的电波损耗。

发明内容

本发明的实施例提供了电磁介质直接覆盖漏波系统的真空管飞行列车通信系统，以减少电波损耗，提高无线信号的传输质量。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种电磁介质直接覆盖漏波系统的真空管飞行列车通信系统，包括：漏波装置和电磁透镜；

所述的漏波装置安装在所述的真空管飞行列车管道内壁上侧，在电流密度最大处垂直切割内壁，釆用宽边横缝的开缝形式，采用垂直极化方式发射电波；

所述的电磁透镜作为天窗，安装在所述的真空管飞行列车上，所述的电磁透镜为金属平板超透镜，用于透射所述漏波装置中产生的漏泄波导，实现真空管飞行列车的车地通信。

进一步地，所述的电磁透镜为金属平板超透镜，所述的金属平板超透镜表面安装有多个馈源。

进一步地，所述金属平板超透镜的金属层上周期性地在沟槽中央排列至少一个亚波长金属孔。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的基于电磁介质直接覆盖漏波系统的真空管高速飞行列车无线通信系统，通过采用金属平板超透镜作为真空管高速飞行列车漏波系统的电磁介质，与真空构成了真空-电磁超透镜-真空三层介质结构,能量可以全部透射入介质中，符合列车在密闭金属管道的真空环境中传输的特性，电磁波经过负折射材料无反射损耗，对无线信号传输质量有极大的改善。