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煤矿无线通信系统的应用是实现煤矿生产全面自动化的重要环节。煤矿生产调度、控制、安全保障、应急救护等诸多方面都离不开煤矿通信系统。而无线通信系统信号载波频率的选定又是系统设计开发、产品应用，以及技术提高的前提和基础。本课题基于为实现煤矿无线通信系统的设计开发，做了一些基础性的理论研究和分析工作。
首先，论文介绍了煤矿无线通信系统研究开发的目的和实际意义。对目前国内外煤矿通信领域已经应用和正在开发设计的一部分通信系统的产品和技术进行了介绍，并就它们的主要技术特点进行了分析比较。从中了解和认识到了煤矿通信系统目前的研究现状和未来的发展方向。
其次，本课题对煤矿无线通信系统的特殊信道—岩层进行了地质构造方面的研究和分析。结合岩层地质构造，在理论上就其电导率、介电常数、磁导率等参数和一些自然因素对信道电气参数变化的影响做了分析和公式推导。对这些电气参数变化给通信信号传播带来的影响进行了进一步分析。
再次，根据电磁传播的经典基础理论(Maxwell基本方程和Snell定理)，以平面电磁波为研究对象，分析了电磁波在自由空间、有耗媒质中的传播情况，以及平面电磁波在自由空间和理想大地边界的反射和透射规律。将入射电磁波按对入射面为横向的电场和对入射面为横向的磁场，即TE和TM两种极化方式分类。对入射电磁波就电场、磁场分量的反射、入射系数表达式进行了公式推导。讨论了煤矿无线通信系统通信信号在大地多层媒质中的传播方式。以三层结构的大地媒质模型为例，分别按照突变型媒质和渐变型媒质两种情况对平面电磁波在其中的传播情况进行了理论分析和公式推导。进而扩展到四层结构的大地媒质模型，对电磁波反射、透射系数表达式进行了公式的推导。
然后，分析了电磁噪声干扰对煤矿无线通信系统可靠性、网络覆盖范围和信号传输质量的影响。主要研究了外部电磁噪声干扰，将其分为天然干扰、变频设备干扰、电力网干扰、接触网干扰和电气设备辐射干扰几种。对别对这些电磁干扰的频率特性、辐射强度等方面的参数进行分析。通过绘制频谱曲线进行比较分析，研究了这些电磁波的产生和辐射机理。其中井上电气设备和工况环境的电磁辐射频谱数据是利用韩国产3290场强仪对山西省太原市西山煤电集团公司的西铭矿、杜儿坪矿两个生产矿井进行实地测量得到的。并对电磁噪声的抑制提出了几点具体解决方案。
最后，综合论文上述的理论分析及公式推导，结合矿井无线通信信道的频率传输特性和半导电媒质中电磁波传输理论和公式推算，得出适合于煤矿无线通信系统应用的信号载波频率。