隧道、矿井等受限空间中的环境往往复杂多变,无线信号在其中传播时会受到隧道壁的反射、绕射等影响,从而形成较为复杂的电磁环境。在这样的受限空间内,如果没有高效的电波覆盖系统,就很难保证隧道中的通信质量,甚至威胁行车安全。目前实际应用于隧道的天线以八木天线、螺旋天线等传统天线为主,而此类天线的设计并未考虑其所应用的受限空间环境特性,因此在应用中易造成电波覆盖波动较大的问题,有时甚至会形成盲区。同时,现有的对隧道环境电波覆盖的研究,多采用平面波入射,而采用实际天线方向图与隧道环境结合的研究还不多见。本文针对上述问题,将实际天线的真实方向图与射线追踪法相结合,分析了天线特性参数和位置对隧道的电波覆盖的影响。设计了一种新型的高增益、低副瓣的左右手结构漏波天线,证实了相比于现有的天线,其在隧道中的电波覆盖效果更好。本文的主要内容和创新工作有:1.研究了不同类型的发射天线对矩形隧道内的电波覆盖效果的影响。分别以偶极子边射阵、偶极子端射阵和八木天线作为发射天线,在保持辐射功率相同的情况下,分析了天线波束宽度、增益对隧道中电波覆盖的影响。结果表明,采用类型相同、波束宽度不同的发射天线时,矩形隧道中的电波覆盖规律相似。随着发射天线增益提高,隧道中接收天线的接收功率会相应提高。2.利用受限空间中的路径损耗模型划分了电波覆盖空间间断点,以区分隧道中的近、远场,并提出了利用远场区的中值(50%)功率、90%功率和95%功率来估计间断点后的电波覆盖效果。结果表明,采用相同类型、不同波束宽度的天线时,远场区的中值功率、90%功率和95%功率与天线增益呈线性关系。因此随着发射天线增益的提高,远场区的接收功率呈线性增加,表明必要时可通过提高发射天线的增益改善隧道内的电波覆盖效果。3.设计了一种新型的高增益、窄波束、低副瓣的左右手结构漏波天线。设计时利用了上述隧道中的电波传播规律,并利用泰勒电流分布和切比雪夫阵列理论降低了两侧旁瓣,提高了增益。进一步结合射线追踪法,对所提出天线在矩形隧道中的电波覆盖效果进行了分析,结果表明,所设计天线比现有的八木天线等传统天线有更好的隧道电波覆盖效果。