一种基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法及整体架构

摘要

本发明公开了一种基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法及整体架构，包括金属网结构设计方法、Designer建模仿真设计方法和HFSS建模仿真设计方法，用以完成基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计，其架构由金属网、信号收发器和高架轨道构成一个整体。这种架构可以损耗从距离屏蔽网一段距离的信号发射器发射过来的干扰信号的功率，使得到达地铁通信系统周围的干扰信号不能影响到地铁通信系统的正常通信，具有实际应用性价值。

说明书

技术领域

本发明涉及屏蔽网仿真设计领域，特别涉及一种基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法及整体架构。

背景技术

地铁数据通信系统发射的电磁波信号在充满各种电磁波的自由空间中传播极易受到其他电磁波信号的干扰，由于无法通过软硬件程序监测程序对AP设备通信报文进行捕获来监测其故障AP或者分析预告警，因此考虑从干扰源出发，降低故障发生概率，从而保证地铁的安全正常运营。

加装屏蔽网是从干扰源方向解决干扰信号对地铁通信系统影响最稳妥的办法，基于目前实际条件不具备不利于实地开展该项目，基于从理论出发，该发明从理论基础来验证了屏蔽网的可行性和实际应用价值。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种设计合理、易实施、稳妥的基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法和整体架构，从干扰源方向出发，解决干扰信号对地铁通信系统的影响。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明公开了一种基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法，包括以下步骤：

步骤S1：金属网结构设计方法，完成确定金属网丝的直径，金属网丝的材质，两个网孔中心之间的距离以及金属网丝的屏蔽效能计算；

步骤S2：Designer建模仿真设计方法，完成Designer屏蔽网建模设计及Designer仿真设计；

步骤S3：HFSS建模仿真设计方法，完成HFSS建模设计及HFSS仿真设计。

进一步的，步骤S1包括以下内容：

步骤S11：确定金属网丝的直径，根据屏蔽网的整体架构，确定合适的金属网丝直径；

步骤S12：确定金属网丝的材质，根据金属丝的电导率和磁导率及屏蔽性能确定金属网丝的材质；

步骤S13：确定屏蔽网相邻两个网孔中心之间的距离，分析电磁波传输原理，电场分布和磁场分布确定屏蔽网相邻两个网孔中心之间的距离；

步骤S14：确定确定金属网丝的屏蔽效能计算，根据金属网丝的直径，金属网丝的电导率，磁导率等参数计算金属网丝的屏蔽效能。

进一步的，步骤S2包括以下内容：

步骤S21：完成Designer屏蔽网建模设计，根据尺寸参数建立屏蔽网模型，完成屏蔽网的性能参数设计；

步骤S22：完成Designer仿真设计，仿真屏蔽网的电导率和磁导率。

进一步的，步骤S21包括以下内容：

步骤S211：完成屏蔽网的模型建立，分析屏蔽网的屏蔽性能；

步骤S212：完成屏蔽网的参数设计，对屏蔽网的参数进行设置。

进一步的，步骤S3包括以下内容：

步骤S31：完成HFSS建模设计，根据屏蔽网整体架构形式，确定辐射边界条件设计，激励设计及扫频设计；

步骤S32：完成HFSS仿真设计，对模型进行S参数仿真，回波损耗仿真，方向图仿真

进一步的，步骤S31包括以下内容：

步骤S311：为确定辐射边界条件设计，根据屏蔽网架构及电磁波工作原理，确定辐射边界尺寸及类型并建立辐射空间模型；

步骤S312：为完成激励设计，对噪声和信号的发射和接收进行设计；

步骤S313：为完成扫频设计，根据输入的信号频率及电磁波传播原理选择合适的扫频范围和扫频模式。

进一步的，步骤S32包括以下内容：

步骤S321：完成S参数仿真；

步骤S322：完成回波损耗仿真；

步骤S323：完成方向图仿真。

本发明另外公开了一种基于优化干扰信号的屏蔽网整体架构，利用上述屏蔽网仿真设计方法进行仿真设计，包含金属网、信号收发器和高架轨道，其中：

所述高架轨道包括桥墩、桥体和钢轨，所述桥墩支撑所述桥体，所述桥体承载所述钢轨，所述钢轨与列车相接触；

所述信号收发器包括干扰信号发射器和地铁信号收发器，其中：

所述干扰信号发射器设置在钢架上，用于发射干扰信号；

所述地铁信号收发器包括车载通讯设备和轨旁固定通信设备，所述车载通讯设备分别安装在上下行列车主体的首尾两边，所述轨旁固定通信设备安装在所述钢轨的旁边，并与所述车载通讯设备进行通信；

所述金属网包含左侧网、上侧网、右侧网，及若干立柱、横梁和连接器，其中：

若干所述立柱设置于所述钢轨两侧的桥体上；

若干所述横梁设置于任意相邻的两个所述立柱之间；

若干所述连接器，用于将所述左侧网、上侧网和右侧网与若干所述立柱和横梁连接固定。

优选的，所述左侧网、上侧网和右侧网的材质采用铜，且其金属丝截面为圆形。

进一步的，所述干扰信号发射器为基站。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、仿真设计方法可以简单易行地设计使用不同材质和不同半径金属丝制成的屏蔽网和理论得出屏蔽网对干扰信号的屏蔽效能；

2、本发明的架构方式，可以清晰展现屏蔽网在高架轨道应用的整体结构，金属丝制成的屏蔽网易弯曲易折叠，具有很强的应用价值；

3、本发明提供的基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法，是结合HFSS和CAD协同仿真的方式，将HFSS建模仿真产生的S参数数据导入到CAD软件中，在屏蔽网的内侧和外侧添加激励源，进而可以得到屏蔽网的屏蔽效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明仿真设计方法流程图；

图2是本发明屏蔽网结构设计方法流程图；

图3是本发明Designer建模仿真设计方法流程图；

图4是本发明HFSS建模仿真设计方法流程图；

图5是本发明HFSS建模设计流程图；

图6是本发明HFSS仿真设计流程图；

图7是本发明整体架构示意图；

图8是本发明整体架构示意图(去除金属网部分)；

图9是本发明金属网部分示意图；

图10是本发明信号接收器示意图。

【主要符号说明】

1-基站；

2-干扰信号发射器；

3-金属网；

4-桥墩；

5-桥体；

6-钢轨；

7-轨旁固定通信设备；

8-立柱；

9-横梁。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1所示，本发明公开了一种基于优化干扰信号的屏蔽网仿真设计方法，包括以下步骤：

步骤S1：金属网结构设计方法，完成确定金属网丝的直径，金属网丝的材质，两个网孔中心之间的距离以及金属网丝的屏蔽效能计算；

步骤S2：Designer建模仿真设计方法，完成Designer屏蔽网建模设计及Designer仿真设计；

步骤S3：HFSS建模仿真设计方法，完成HFSS建模设计及HFSS仿真设计。

进一步参考图2，步骤S1包括以下内容：

步骤S11：确定金属网丝的直径，根据屏蔽网的整体架构，确定合适的金属网丝直径；

步骤S12：确定金属网丝的材质，根据金属丝的电导率和磁导率及屏蔽性能确定金属网丝的材质；

步骤S13：确定屏蔽网相邻两个网孔中心之间的距离，分析电磁波传输原理，电场分布和磁场分布确定屏蔽网相邻两个网孔中心之间的距离；

步骤S14：确定确定金属网丝的屏蔽效能计算，根据金属网丝的直径，金属网丝的电导率，磁导率等参数计算金属网丝的屏蔽效能。

进一步参考图3，步骤S2包括以下内容：

步骤S21：完成Designer屏蔽网建模设计，根据尺寸参数建立屏蔽网模型，完成屏蔽网的性能参数设计；

步骤S22：完成Designer仿真设计，仿真屏蔽网的电导率和磁导率。

进一步的，步骤S21包括以下内容：

步骤S211：完成屏蔽网的模型建立，分析屏蔽网的屏蔽性能；

步骤S212：完成屏蔽网的参数设计，对屏蔽网的参数进行设置。

进一步参考图4，步骤S3包括以下内容：

步骤S31：完成HFSS建模设计，根据屏蔽网整体架构形式，确定辐射边界条件设计，激励设计及扫频设计；

步骤S32：完成HFSS仿真设计，对模型进行S参数仿真，回波损耗仿真，方向图仿真

进一步参考图5，步骤S31包括以下内容：

步骤S311：为确定辐射边界条件设计，根据屏蔽网架构及电磁波工作原理，确定辐射边界尺寸及类型并建立辐射空间模型；

步骤S312：为完成激励设计，对噪声和信号的发射和接收进行设计；

步骤S313：为完成扫频设计，根据输入的信号频率及电磁波传播原理选择合适的扫频范围和扫频模式。

进一步参考图6，步骤S32包括以下内容：

步骤S321：完成S参数仿真；

步骤S322：完成回波损耗仿真；

步骤S323：完成方向图仿真。

实施例二

如图7-10所示，本发明另外公开了一种基于优化干扰信号的屏蔽网整体架构，利用上述屏蔽网仿真设计方法进行仿真设计，包含金属网3、信号收发器和高架轨道，其中：

所述高架轨道包括桥墩4、桥体5和钢轨6，所述桥墩4支撑所述桥体5，所述桥体5承载所述钢轨6，所述钢轨6与列车相接触；

所述信号收发器包括干扰信号发射器2和地铁信号收发器(未图示)，其中：

所述干扰信号发射器2设置在钢架上，用于发射干扰信号。本实施例中，所述干扰信号发射器2为基站1。

所述地铁信号收发器包括车载通讯设备和轨旁固定通信设备7，所述车载通讯设备分别安装在上下行列车主体的首尾两边，所述轨旁固定通信设备7安装在所述钢轨6的旁边，并与所述车载通讯设备进行通信；

所述金属网3包含左侧网、上侧网、右侧网，及若干立柱8、横梁9和连接器(未图示)，其中：

若干所述立柱8设置于所述钢轨6两侧的桥体5上；

若干所述横梁9设置于任意相邻的两个所述立柱8之间；

若干所述连接器，用于将所述左侧网、上侧网和右侧网与若干所述立柱8和横梁9连接固定，使金属网3完全贴合在立柱8和横梁9上，防止留缝隙。

优选的，所述左侧网、上侧网和右侧网的材质采用铜，且其金属丝截面为圆形。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。