辐射型漏泄同轴电缆设计

第二章漏泄同轴电缆的基本理论７第二章漏泄同轴电缆的基本理论

漏泄同轴电缆是在普通射频同轴电缆的基础上发展起来的，它除了具有射频同轴电缆的性质外还有自己独特的性质，不仅可以像射频同轴电缆那样传输信号，还具有天线收发信号的性能，被广泛地应用在地铁、隧道、矿井以及高楼大厦中，增强了信号弱区和信号盲区的电磁波场强，极大地方便了社会的生产与人们的生活。

２．１漏泄同轴电缆的结构

漏泄同轴电缆的外观和普通射频同轴电缆一样，在内部结构上主要有两个特点：（１）芯线单根；（２）外导体上存在均匀分布的开槽口。其结构如图２．１所示。

僧孔外导体内导体

图２．１漏泄同轴电缆结构图

漏泄同轴电缆为同轴设计，它由一根中心导体、一个同心的绝缘介质、一根包着介质的外导体和一个热塑性护套所组成，特性阻抗一般为５０Ｑ或７５Ｑ。

内导体应由单根材质一致、无缺陷、完整的光滑铜管或螺旋形皱纹铜管制成。内导体外观应光滑、无氧化、无机械损伤、无变形。螺旋形皱纹铜管内导体由铜管经螺旋形轧纹工艺制成。

绝缘介质的介电常数为ｇ，它与电缆内电磁波的波速和电缆的介质损耗有关，并直接决定漏泄同轴电缆的电气特性。

绝缘介质的组成有以下３种：

（１）三层绝缘——内导体粘结层／闭孔结构泡沫聚乙烯／聚乙烯外皮；

（２）双层绝缘——内导体粘结层／闭孔结构泡沫聚乙烯；

第二章漏泄同轴电缆的基本理论９

（２）辐射型漏泄同轴电缆

辐射型漏泄同轴电缆结构如图２．３所示，其外导体上开周期性变化的槽孔，槽孔间距与波长（或半波长）相当。电磁能量由槽孔直接辐射产生，具有方向性，受周围环境影响波动较小，不会随着距离的增加而迅速减小，从而可以满足离漏缆较远处位置的无线通信需求，但是使用频带相对较窄。外导体上的开槽结构有八字形、Ｕ形、Ｌ形、Ｖ形、竖槽形等，其特定的槽孔结构使得槽孔处信号产生同相迭加，相同的泄漏能量在辐射方向上相对集中。

图２．３辐射型漏泄同轴电缆结构

耦合型泄漏是漏泄同轴电缆外导体上的表面波的二次效应，而辐射型泄漏是由外导体上的槽孔直接辐射产生。耦合型电缆适合于宽频谱传输，泄漏的电磁能量无方向性，并随距离的增加迅速减小，所以适于应用在室内分布系统。辐射型漏泄同轴电缆与工作频率密切相关，泄漏的电磁能量有方向性，通过相位叠加在辐射方向上能量增强，不会随距离的增加而迅速减小【ｌ引，所以适合应用在隧道、铁路等闭域或半闭域系统中用于增加信号覆盖。

２．３漏泄同轴电缆的主要电气性能指标

漏泄同轴电缆主要有三个电气性能指标１１９Ｊ，即使用频带、传输损耗和耦合损耗，漏泄同轴电缆的设计主要是围绕使用频带和耦合损耗这两个重要参数展开的。使用频带与电缆外导体上槽孔的排列方式有非常密切的关系，与槽孔的大小和形状关系不大。耦合损耗则依赖于槽孔的排列方式、大小以及形状。因此，确定漏泄同轴电缆的槽孔排列方式是辐射型漏泄同轴电缆设计中必须首先解决的问题，然后再根据耦合损耗设计槽孔大小和形状【ｌ引。

２．３．１使用频带

漏泄同轴电缆的使用频带是指当漏泄同轴电缆满足“仅有单模辐射，其他高次模处于非辐射状态”时的频率范围【２０１。一般来讲，根据使用环境的不同对漏泄同轴电缆使用频带的要求也不同。随着３Ｇ移动通信技术的发展，对漏泄同轴电缆的使用频带提出了越来越高的要求，目前漏泄同轴电缆正朝着宽频带方向发展。

根据空间谐波的辐射理论，具有周期性槽孔结构的漏泄同轴电缆外表面产生无穷多空间谐波，如图２．４所示，石和石仅与漏缆的槽孔节距和绝缘介质的相对介