泄漏电缆机理分析

泄漏电缆

漏泄电缆的机理

普通同轴电缆的目的是将射频能量从一端传输到另一端，并且希望有最大的横向屏蔽，使信号不能穿透电缆以避免传输过程中的射频能量的损耗。但是，漏泄电缆的设计目的恰恰是特意减小横向屏蔽，使得电磁能量可以部分地从电缆内穿透到电缆外，当然，电缆外的电磁能量也将感应到电缆内。

单芯线或双绞线是漏泄馈体、允许外导体漏泄的同轴电缆或波导也是漏泄馈体。但是单芯线或双绞线对高频而言其传输衰减太大，而波导尺寸很大（<3GHz 时）并且造价相当昂贵，因此，得到广泛应用的漏泄馈体是同轴漏泄电缆——其传输衰减、成本和安装都和普通电缆接近。

损耗分析

电缆的内外导体、介质和护套的材料和物理结构及其工艺决定了电缆的电性能和物理性能，而漏泄电缆外导体上的槽孔结构（槽孔形状、槽孔大小、排列密度、排列帧式）决定了电缆内电磁能量和外部环境的不同交互方式，因而将影响电缆几乎所有的电性能指标。

漏泄电缆主要电性能指标有：频率范围、特性阻抗、耦合损耗、传输衰减、总损耗的动态范围、驻波比、传输时延。主要物理性能指标有：绝缘电阻、绝缘介质强度（耐压）、阻燃和烟毒性能、抗扭力和弯曲性能、密封性。

如上所述，漏泄电缆类似于传输线和天线的组合体，用途是增强沿线的场强覆盖。对无线系统而言，至关重要的是漏缆的总损耗指标（电缆纵向传输衰减加横向耦合损耗），选取最小的系统损耗以使服务距离最远是系统设计的目标。

1). 传输衰减

衰减系数是描述电缆内部所传输电磁能量损失程度的重要指标。

导致同轴电缆传输衰减有两个因素：导体损耗和介质损耗。对于漏缆，由于部分电磁能量被辐射，还存在漏泄损耗。漏缆纵向传输衰减系数可以用如下公式表述：

其中α=给定频率的衰减系数（dB/100m ）

1

α=导体的损耗系数 2

α=介质的损耗系数 3

α=漏泄的损耗系数 f =频率（MHz ）

导体损耗与频率及1α有关。1α取决于导体的阻抗和尺寸，粗电缆的导体损耗显然较低。因为趋肤效应，粗电缆的内导体可以用铝材而在表层敷铜或者使用空心铜管。对于漏缆外导体表层的导电率也应尽量大。

介质损耗与频率及2α有关。2α由介质的相对介电常数和损耗因子决定，用发泡聚乙烯（目前多是采用注入氮气的物理发泡方法，发泡度可达80%）作为介质材料时其损耗系数最小。

)

1(321---+⋅+⋅=ααααf f

漏泄损耗系数3 取决于电缆的槽孔结构，同时也将受频率及电缆周边环境影响。

2). 耦合损耗

耦合损耗是描述漏泄电缆辐射量及可接收量的综合指标。耦合损耗值定义为：电缆内的信号与离开电缆特定距离（一般为2米）处的λ/2偶极天线所接收的信号之比（dB）。

显然，耦合损耗越小（漏泄越多）则传输衰减越大，但可以选择槽孔结构以使辐射能量尽量多而使因漏泄附加的传输衰减尽量小（上述的辐射型漏缆就是一例）。在设计或选型过程中，可以驾驭的因素有：槽的大小、形状、帧式、以及间距等。

对耦合型漏缆，频率增高会减小耦合损耗，故一定程度上会补偿因频率增高而增大的传输衰减。

由于影响是相互的，也可以用类似的方法分析外界天线的信号向电缆的耦合。

3). 总损耗

漏缆总损耗指标是链路设计的依据，它定义为电缆传输衰减与耦合损耗之和。

漏缆总损耗不得超过允许的系统损耗（发射功率-接收灵敏度）。对蜂房系统而言，许可的系统损耗典型值为130dB，而共享器、屏蔽和其它因素引起的衰减会有15dB左右，因此，漏缆总损耗应不超过105dB。上述耦合损耗是建立

在天线离漏缆为2米的前提下的，假定天线距离是6米而不是2米的话，所测得的耦合损耗会大大约5dB 。

图(1)给出两条尺寸相同但漏泄量不同的漏缆的总损耗示意，其中漏缆②的辐射大于漏缆①，传输衰减于是也大于①。可以看出，随着长度的增加，辐射较大的漏缆②的总损耗将超过漏缆①并且其动态变化比较大。

系统余量设计时考虑的因素

从基站至移动台

从移动台至基站 基站发射机输出功率

移动台发射机输出功率 跳线电缆损耗

移动台天线损耗或增益 功率分支器损耗

耦合损耗 漏缆传输衰减

要求的系统余量 中继器增益

漏缆传输衰减 耦合损耗

中继器增益 要求的系统余量

功率分支器损耗 移动台天线损耗或增益

跳线电缆损耗 移动台接收灵敏度

基站接收灵敏度

图(1)：传输衰减+耦合损耗=漏缆总损耗