泄漏电缆在地铁隧道中的应用(含图表)

泄漏同轴电缆在地铁隧道中的应用

摘要：本文主要介绍怎样经济合理的选用地铁无线通信用漏泄同轴电缆以及漏泄同轴电缆的敷设环境及接续的有关知识。

关键词：漏泄同轴电缆、耦合损耗、传输损耗、上行、下行、耦合模式、辐射模式

Abstract: This article mainly introduced how the economy reasonable select to use the leaky coaxial cable for the subway wireless communication as well as the leaky coaxial cable laying environment and the connection related knowledge.

Key words: leaky coaxial cable, coupling loss, transmission loss, uplink, downlink, coupling mode, radiating mode 随着国民经济的快速发展，城市地铁建设进入了一个高潮时期。上海、北京、广州已经建成数条地铁线路，且仍有数条在建或在很短的时期内将建，深圳、大连、南京、重庆、武汉、天津、沈阳、杭州等城市的地铁建设己经全面启动，西安、青岛等城市的地铁项目也在规划之中。地铁内的移动通信是保证行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量等的重要手段。由于漏泄同轴电缆的场强覆盖具有明显的优越性，因而在隧道移动通信中得到了广泛的应用。目前国内地铁无线通信用漏泄同轴电缆（以下简称漏缆）主要分为：地铁专用无线通信（列车调度）用漏缆、公安、消防专用漏缆、民用通信用（移动、联通）漏缆。

从地铁上下行区间隧道来分析，为了保证正常的无线通信需要，一般情况下，每公里地铁需敷设8公里漏缆。目前国内地铁使用的通信系统主要有：TETRA350, TETRA450, TETRA800, GSM900, CDMA800, DCS1800, PHS1900以及WLAN等，对不同的通信系统应根据系统的具体技术要求，经济、合理的选择漏缆的规格。

地铁用漏缆进行上下行区间隧道覆盖，首先必须考虑漏缆模式的选取、传输损耗、耦合损耗的取值、大于2米的耦合损耗、隧道因子的影响等问题。下面将从几个方面浅谈漏缆在地铁中应用：

一、漏缆的选用

1、漏缆特性阻抗的选择：一般取75Ω和50Ω两个标准值。

考虑到获得最小的导体损耗，对应的特性阻抗公式为：Zc=77/√εr，考虑到获得最大的功率容量，对应的特性阻抗公式为：Zc=30/√εr。目前无线通信系统中普遍选用漏缆的特性阻抗为50Ω。主要考虑兼顾了损耗和功率容量的要求。

2、漏缆场强辐射模式的选用

漏缆按场强辐射模式大致可分为两类：表面波（耦合）型漏缆和辐射型漏缆。

表面波（耦合）型漏缆的外导体上开的槽孔的间距远小于工作波长。电磁场通过小孔衍射，激发电缆外导体外部电磁场，因而外导体的外表有电流，于是存在电磁辐射。电磁能量以同心圆的方式扩散在电缆周围，无方向性。

表面波型漏缆的特点：径向的场强作用距离较短，空间损耗大，

因此耦合损耗大，辐射场强小、波动大。50％与95％的耦合损耗概率值离散性较大，一般在10-12dB范围内。但使用频带宽，无谐振频率，设计和使用过程中不必考虑谐振点的影响。由于场强辐射无方向性的特点，开槽的方向不影响接收场强的大小，生产工艺简单、施工过程相对容易。

辐射型漏缆的外导体上开的槽孔的间距与波长（或半波长）相当，其槽孔结构使得在槽孔处信号产生同相迭加。唯有非常精确的槽孔结构和对于特定的窄频段才会产生同相迭加。

辐射型漏缆的特点：径向的场强作用距离较大，空间损耗小，因此耦合损耗小，辐射场强大、波动小。50％与95％的偶合损耗概率值离散性较小，一般在3-5dB范围内。但使用频带相对窄一些，有谐振频率，设计和使用过程中必须考虑谐振频点的影响。电缆敷设过程中槽孔的方向对场强影响较大。设计和生产工艺相对复杂。但针对不同的工作频段可以进行适当的场强优化。

因此，根据不同的应用场合及不同的通信系统要求可选择不同类型的漏泄电缆。随着漏缆技术的不断发展，辐射模式漏泄电缆已能满足不同工作频段的通信系统，目前已广泛应用于地铁无线通信系统中。一般而言，漏泄电缆存在耦合和辐射两种漏泄模式，所谓耦合型和辐射型指的是漏泄主要以耦合为主或以辐射为主。

3、单一耦合和不同耦合损耗漏缆的选用

隧道中漏泄电缆的配置一般有两种方式。一是采用单一耦合损耗的配制方式（仅根据区间长度的不同，从尽量不设区间射频信号放

大器的角度去选择不同规格的漏缆）。此方式的特点是施工方便，漏缆不分端别，但场强分布不均匀，整个隧道内场强分布会出现始端（信号源端）信号与漏缆末端信号场强差值较大，此差值是由于漏缆的传输损耗所造成的漏缆中射频信号电平的逐渐下降，从而使泄漏的场强沿漏缆轴向逐渐变小，此差值在理论上等于该漏缆的传输衰减。对射频信号能量所造成的浪费是不可避免的。另一种是采用渐变型耦合损耗漏缆（也称分级补偿漏缆），也就是说由于漏缆的传输损耗所造成的漏缆中射频信号电平的逐渐下降，可以通过逐渐变小的耦合损耗加以分级补偿，最终使隧道中沿漏缆轴向获得的场强非常均匀，离散性小。50％与95％的耦合损耗概率的差值一般在3-5 dB范围内。但此漏缆的设计、研发以及生产过程相对复杂，在实际中很少应用。目前仅大铁路列车无线调度系统用漏缆采用三种不同耦合损耗（85dB, 75dB及65dB)进行分段组合的方式。

从理论上计算，采用渐变型耦合损耗的漏缆比单一开槽方式的漏缆的传输距离长20％左右，随着漏缆技术的不断发展，渐变型耦合损耗漏缆必将得到广泛应用。

4、根据隧道上下行区间的链路预算选择漏缆的规格：

4.1影响隧道区间上、下行链路的因素

4.2根据移动台的位置对耦合损耗修正：

一般情况下，漏缆耦合损耗的定义为距离漏缆2米处的空间损耗。对漏缆而言，当电波传输的距离很小时，其耦合损耗与距离的计算公式为：Lc=L2m+10Lg(d/2)。

假设某规格漏缆700MHz工作频率的耦合损耗为70dB，其耦合损耗与距离的关系如下：

表1：漏缆耦合损耗与距离的数值关系