漏泄同軸電纜是具有信�(hào)傳輸作用,又具有天線功能,通過(guò)�(duì)處導(dǎo)體開(kāi)口的控制,可將受控的電磁波能量沿線路均勻的輻射出去及接收�(jìn)�(lái),實(shí)�(xiàn)�(duì)�磁場(chǎng)盲區(qū)的覆�,已�(dá)到移�(dòng)通信暢通的目的�
絕緣采用高物理發(fā)泡的均勻�(xì)密封閉的微泡�(jié)�(gòu),不僅較之傳�(tǒng)的空氣絕緣結(jié)�(gòu)在特性阻�、駐波系�(shù)、衰減等傳輸參數(shù)更加均勻�(wěn)定,而且可抵御在潮濕�(huán)境中潮氣�(duì)電纜的侵入可能傳輸性能的下降或喪失,免除了充氣維護(hù)的煩惱,大大提高了產(chǎn)品的使用壽命和穩(wěn)定可靠�,是�(dāng)今世界上�射頻和漏泄同軸電纜結(jié)�(gòu)�
漏泄同軸電纜是具有信�(hào)傳輸作用,又具有天線功能,通過(guò)�(duì)處導(dǎo)體開(kāi)口的控制,可將受控的電磁波能量沿線路均勻的輻射出去及接收�(jìn)�(lái),實(shí)�(xiàn)�(duì)電磁�(chǎng)盲區(qū)的覆�,已�(dá)到移�(dòng)通信暢通的目的�
絕緣采用高物理發(fā)泡的均勻�(xì)密封閉的微泡�(jié)�(gòu),不僅較之傳�(tǒng)的空氣絕緣結(jié)�(gòu)在特性阻�、駐波系�(shù)、衰減等傳輸參數(shù)更加均勻�(wěn)�,而且可抵御在潮濕�(huán)境中潮氣�(duì)電纜的侵入可能傳輸性能的下降或喪失,免除了充氣維護(hù)的煩�,大大提高了�(chǎn)品的使用壽命和穩(wěn)定可靠�,是�(dāng)今世界上的射頻和漏泄同軸電纜�(jié)�(gòu)�
�(jiǎn) 介:在基站與移動(dòng)站之間的通訊,通常是依靠無(wú)線電傳送。目前通訊�(yè)的不斷發(fā)展越�(lái)越要求基 站與移動(dòng)站之間隨�(shí)隨地能接�,甚至要求在隧道中也是如此[1] �
然而在隧道�,移�(dòng)通信用的電磁波傳播效果不佳。隧道中利用天線傳輸通常也很困難,所 以關(guān)于漏泄同軸電纜的研究也應(yīng)�(yùn)而生。無(wú)線電地下傳輸有著極其廣泛的用�,例如:
·用于建筑物內(nèi)、隧道內(nèi)及地鐵的移動(dòng)通信(GSM,PCN/PCS,DECT…)
·用于地下建筑的通訊,例如停車場(chǎng)、地下室及礦�
·公路隧道�(nèi) FM 波段�88-108MHz)信息的�(fā)�
·公路隧道�(nèi)�(wú)線報(bào)警電信號(hào)的轉(zhuǎn)�(fā)
·公路隧道�(nèi)移動(dòng)電話信號(hào)的發(fā)�
·地鐵或地鐵隧道中的信�(hào)傳輸
�(dāng)前無(wú)線移�(dòng)通信朝以下趨�(shì)�(fā)展:
·趨向更高的使用頻段:使用頻段� 50-150 MHz �(kuò)展至 450-900 MHz 甚至 1800-2200 MHz�
·要求通訊接通質(zhì)量更高:�(shù)字化傳輸、高比特�,等��
·在市區(qū)和以下特定范�,具有更佳的綜合性能:隧�、地下機(jī)�(dòng)車道、地下停車場(chǎng)��
2. 漏纜的工作原理:
橫向電磁波通過(guò)同軸電纜從發(fā)射端傳至電纜的另一端。當(dāng)電纜外導(dǎo)體完全封閉時(shí),電纜傳� 的信�(hào)與外界是完全屏蔽�,電纜外�(méi)有電磁場(chǎng),或者說(shuō),測(cè)量不到有電磁輻射。同樣地� 外界的電磁場(chǎng)也不�(huì)�(duì)電纜�(nèi)的信�(hào)造成影響�
然而通過(guò)同軸電纜外導(dǎo)體上所�(kāi)的槽�,電纜內(nèi)傳輸?shù)囊徊糠蛛姶拍芰堪l(fā)送至外界�(huán)�。同 �,外界能量也能傳入電纜內(nèi)部。外�(dǎo)體上的槽孔使電纜�(nèi)部電磁場(chǎng)和外界電波之間產(chǎn)生耦合。具體的耦合�(jī)制取決于槽孔的排列形��
漏泄同軸電纜的一�(gè)典型例子是編織外�(dǎo)體同軸電纜。絕大部分能量以�(nèi)部波的形式在電纜中傳�� 但在外導(dǎo)體覆蓋不好的位置�(diǎn)上,就會(huì)�(chǎn)生表面波,沿著電纜正向或逆向向外傳播,且相互 影響�
�(wú)線電通信信號(hào)的質(zhì)量通常�?yàn)殡娎|外界電波電平波動(dòng)情況不同而相差很大。電纜敷�(shè)方式 和敷�(shè)�(huán)境對(duì)電纜輻射效果也有影響。大部分隧道�(nèi)還有各種各樣金屬�(dǎo)�,比如沿兩側(cè)� 面安裝的電力電纜、鐵�、水管等�,這些�(dǎo)體將徹底改變電磁�(chǎng)的特��
漏泄同軸電纜電性能的主要指�(biāo)有縱向衰減常�(shù)和耦合損��
2.1 縱向衰減 衰減常數(shù)是考核電磁波在電纜�(nèi)部所傳輸能量損失的最要特��
普通同軸電纜內(nèi)部的信號(hào)在一定頻率下,隨傳輸距離而變?nèi)?。衰減性能主要取決于絕緣層� 類型及電纜的大小�
而對(duì)于漏泄同軸電纜來(lái)�(shuō),周邊環(huán)境也�(huì)影響衰減性能,因?yàn)殡娎|�(nèi)部少部分能量在外�(dǎo)體附近的� 界環(huán)境中傳播。因此衰減性能也受制于外導(dǎo)體槽孔的排列方式�
2.2 耦合損�
耦合損耗描述的是電纜外部因耦合�(chǎn)生且被外界天線接收能量大小的指標(biāo),它定義為:特定 距離�,被外界天線接收的能量與電纜中傳�?shù)哪芰恐?。由于影響是相互�,也可用�?的方法分析信�(hào)從外界天線向電纜�(nèi)的傳��
耦合損耗受電纜槽孔形式及外界環(huán)境對(duì)信號(hào)的干擾或反射影響。寬頻范圍內(nèi),輻射越�(qiáng)意味 著耦合損耗越�。根�(jù)信號(hào)與外界的耦合�(jī)制不�,主要分有下三種漏纜�
·輻射型(RMC� ·耦合型(CMC� ·泄漏型(LSC�
3 漏纜種類
3.1 輻射型漏纜(RMC� 輻射型電纜的電磁�(chǎng)由電纜外�(dǎo)體上周期性排列的槽孔�(chǎn)生的。槽孔間距(d)與工作波長(zhǎng)(λ)相當(dāng)(見(jiàn)� 2�,輻射型電纜的使用頻段可由以下不等式確定:( -1)(1� =介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)考慮下面的情�,電纜的外導(dǎo)體上�(kāi)了一組周期性槽�,屏蔽層的輻射機(jī)制類似于朝著電纜 軸向的一系列磁性偶極子的輻射。最�(jiǎn)單的例子�,外�(dǎo)體上每�(gè)相鄰小孔間距為半波長(zhǎng)距離,例�100MHz 下為 1.5m�
輻射模式所有槽孔都符合相位迭加原理。只有當(dāng)槽孔排列恰當(dāng)及在特定的輻射頻率段,才�(huì)出現(xiàn)此模�。也只在很窄的頻段下,才有低的耦合損�。高于或低于此頻�,都將因干擾因素�(dǎo)致耦合損耗增��
電磁波的傳播方向如圖 4 所示呈放射狀�(fā)��
3.2 耦合型漏纜(CMC� 耦合型電纜則有許多不同的�(jié)�(gòu)形式,例如,在外�(dǎo)體上�(kāi)一�(zhǎng)條形�,或�(kāi)一組間距遠(yuǎn)�(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)的小孔(�(jiàn)� 2.3�。還有就是兩�(cè)�(kāi)縫�
電磁�(chǎng)通過(guò)小孔衍射激�(fā)電纜外導(dǎo)體外部電磁場(chǎng)。電流沿外導(dǎo)體外部傳輸,電纜象一�(gè)可移�(dòng)的長(zhǎng)天線向外輻射電磁�。因�,耦合型電纜亦等同于一根長(zhǎng)的電子天��
與耦合模式�(duì)�(yīng)的電流平行于電纜軸線,電磁能量以同心圓的形式緊密分布在電纜周�,并 隨距離的增加而迅速減�,所以這種模式也被稱為“表面電磁波�。這種模式的電磁波主要 分布在電纜周�,但也有少量因隨�(jī)存在于附近的障礙物和間斷�(diǎn)(如吸收夾鉗、墻壁等� 而被衍射,如一部分能量沿徑向隨�(jī)衍射�
3.3 漏泄型(LSC� 這種模式可理解為在一根非漏泄電纜�,插入一段漏泄電纜(如圖 5 所示)�
� 5 漏泄型電纜示�
這一段漏纜等同于一�(gè)通過(guò)功率分配器與同軸電纜相連的定位天線。其中電纜內(nèi)部只有一� 部分的能量轉(zhuǎn)�?yōu)檩椛淠堋_x擇相鄰漏泄段之間的合適間�,以便為不同頻段提供滿意的效 �。事�(shí)表明�10 � 50 米之間的間距可滿� 1000MHz �(nèi)的所有情形的通信�
這樣�(shè)�(jì)的漏纜型電纜,在同樣的條件下又可作為連續(xù)的補(bǔ)償饋線,且具有更好的衰減常數(shù)和耦合損耗特��
漏泄部分相當(dāng)于有效的模式�(zhuǎn)換器,可以控制電纜附近的電磁�(chǎng)�(qiáng)度大�,它是漏泄部分長(zhǎng)度和電氣性能的函�(shù)�
使用漏泄型電纜的系統(tǒng)的一�(gè)特點(diǎn)是漏泄部分長(zhǎng)度占電纜總長(zhǎng)度不� 2%�3%,這樣便減少了由于輻射引起的附加損�。這些模式�(zhuǎn)換器有很低的插入損�,通常只有 0.3 � 0.2dB� 因此使用這些模式�(zhuǎn)換器引起的同軸電纜縱向衰減增加很��
例如,圖 6 表示的是使用完全相同的等間距的模式轉(zhuǎn)換器�,場(chǎng)�(qiáng)沿電纜長(zhǎng)度方向變化的情況�
� 6 �(chǎng)�(qiáng)沿電纜長(zhǎng)度方向變�
·X 軸表示的是模式轉(zhuǎn)換器� X 軸上的位�,用“MC”表示�
·虛線表示的是天線接收可能性為 95%�(shí)的場(chǎng)�(qiáng)�,包括電纜的衰減和轉(zhuǎn)換器插入損��
·Px=95%功率接收可能性對(duì)�(yīng)的電平與 Y 軸的交點(diǎn)
·P0=輸入功率
·Prmin=接收功率(靈敏度�
·Px � P0 之間差為漏纜的耦合損失
·95%功率衰減線與接收功率線交�(diǎn)表示電纜傳輸�(zhǎng)��
選用依據(jù)
選擇適當(dāng)?shù)穆┬雇S電纜要看其應(yīng)用的需�,選擇最合適的漏泄同軸電纜類型和�(guī)格由系統(tǒng)的設(shè)�(jì)和所有相�(guān)參數(shù)如使用頻率、傳輸距離等決定[2] �
選擇漏泄同軸電纜有兩�(gè)重要指標(biāo):傳輸衰減和耦合損耗。漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損耗就是指?jìng)鬏斔p和耦合損耗的總和。傳輸衰�,也叫介入損耗,主要�?jìng)鬏斁€路的線性損�,隨頻率而變化,以分�/100米表�。耦合損耗是指通過(guò)�(kāi)槽外�(dǎo)體從電纜散發(fā)出的電磁波在漏泄同軸電纜和移�(dòng)接收�(jī)之間的路徑損耗或信號(hào)衰減。因此系�(tǒng)損耗可以說(shuō)是整�(gè)漏泄同軸電纜的損�。因此在�(shí)際應(yīng)用中,只要傳輸衰減能滿足操作容限或鏈路容量的要求,就�(méi)必要選擇那些傳輸衰減的漏泄同軸電�,但�(duì)耦合損耗的要求�(huì)更嚴(yán)格一�(diǎn)�
在設(shè)�(jì)�(shí)要計(jì)算鏈路容量就得把所有發(fā)射器和接收機(jī)之間的增益和損耗加在一起,它還必須包括任何其他因素引起的損�。如果計(jì)算結(jié)果為正值,那就表示有足夠的容限允許�(huán)境發(fā)生變�,而系�(tǒng)仍可正常�(yùn)��
�(duì)漏泄同軸電纜而言,耦合損耗設(shè)�(jì)一般在55�85分貝之間。在狹長(zhǎng)系統(tǒng)如隧道或地鐵�(nèi),因?yàn)樗淼阑虻罔F本身能幫助提高漏泄同軸電纜的耦合性能,因此耦合損耗設(shè)�(jì)一般為75�85分貝,在這種條件�,把傳輸衰減減到最小非常重�。在建筑樓宇�(nèi),漏泄同軸電纜耦合損耗設(shè)�(jì)一般在55�65分貝之間,因?yàn)闃莾?nèi)漏泄同軸電纜單向�(zhǎng)度在50�100米之�,因此傳輸衰減就不那么重要了,更重要的指�(biāo)是漏泄同軸電纜能盡量多地�(fā)射信�(hào),并穿透周圍地區(qū)�
一�(gè)�(zhǔn)備擴(kuò)展的系統(tǒng),可以選擇傳輸衰減較小的漏泄同軸電纜。比如在辦公樓內(nèi)有一根順電梯上行的漏泄同軸電纜,幾�(gè)樓面共用一�(gè)接頭,在這種情況下,若選擇傳輸衰減低的漏泄同軸電�,今后就可以提供更高頻率上的服務(wù)或擴(kuò)大服�(wù)覆蓋區(qū)�
在特定區(qū)域內(nèi)增加線路可以�(kuò)大覆蓋面。在較高頻率上增加服�(wù)則會(huì)�(chǎn)生較高的損�,所以選擇漏泄同軸電纜時(shí)�(yīng)考慮在各種頻率上均能降低損耗的漏泄同軸電纜。有些寬帶漏泄同軸電纜覆蓋了幾乎所有主要的頻率,從900MHz上的蜂窩系統(tǒng)�1900MHz上的PCS服務(wù),包括用于應(yīng)急服�(wù)的超高頻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以通過(guò)組合器或者交叉波段耦合器把信號(hào)組合到一根漏泄同軸電纜線上。漏泄同軸電纜通常有較高的帶寬,并能在同一根電纜上在完全不同的波段上和所有距離內(nèi)提供各種服務(wù)�
在實(shí)際應(yīng)用中,頻率反�(yīng)和帶寬非常重�。一�(gè)帶寬中每�(gè)信道�20千赫的系�(tǒng),可以使用任一種電纜或天線。現(xiàn)�,新的PCS系統(tǒng)帶有象CDMA這樣的解�(diào)配置,要�1.2兆赫的帶�,這時(shí)選擇漏泄同軸電纜就要注意帶寬�(yīng)與解�(diào)配置相匹配�
在長(zhǎng)�(dá)2�3公里的隧道中,應(yīng)每隔一定距離安裝同軸的雙向放大器,把信�(hào)放大到合理的程度。總的原則是電纜信號(hào)下降20分貝�(shí),放大器就應(yīng)介入�(bǔ)�20分貝的損�。在裝有蜂窩系統(tǒng)的大�,樓頂天線與樓內(nèi)放大器連接可放大信�(hào)25�30分貝。漏泄同軸電纜可從這�(gè)放大器一直鋪�(shè)到要求的覆蓋區(qū),那兒另外安裝一�(gè)放大器將信號(hào)提高25�30分貝。在�(shí)際應(yīng)用中,一�(gè)或兩�(gè)放大器都可以,只要足以補(bǔ)償路徑損耗就��
�(yuǎn)程監(jiān)�(cè)用來(lái)跟蹤�(wú)人值守的大系統(tǒng),對(duì)許多放大器都可以�(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)�(cè)。在�(yuǎn)程站�(diǎn),一�(tái)PC�(jī)和一�(gè)軟件程序往往同時(shí)�(jiān)�(cè)幾�(gè)系統(tǒng),這在安裝多臺(tái)放大器和其他�(shè)備的隧道�(nèi)尤其�(shí)用。由于系�(tǒng)能及�(shí)�(fā)�(xiàn)�(wèn)題所�,故可以在短�(shí)間內(nèi)修復(fù)系統(tǒng),不�(huì)影響正常的運(yùn)��
射頻同軸電纜的電壓駐波比很重�,但�(duì)漏泄同軸電纜而言并不是決定性的因素。市面上的漏泄同軸電纜電壓駐波比大多�(shù)�1.3以上,使用在�(xiàn)今的系統(tǒng)上已�(jīng)足夠��
3. 專用頻帶漏泄同軸電纜與寬頻帶漏泄同軸電纜的比�
專用頻帶漏泄同軸電纜與寬頻帶漏泄同軸電纜相比,它是一種特別設(shè)�(jì)的漏泄同軸電�,通過(guò)特別�(shè)�(jì)外導(dǎo)體上�(kāi)槽的形狀、大小和節(jié)�,以�(shí)�(xiàn)漏泄同軸電纜在某一頻率具有非常�(wěn)定的系統(tǒng)損耗,�(jiǎn)單地�(shuō),通過(guò)特別�(shè)�(jì),漏泄同軸電纜縱向傳�?shù)乃p可以通過(guò)增加耦合損耗來(lái)�(bǔ)�,補(bǔ)償效果是使漏纜性能�(yōu)化至使用頻率�
專用頻帶漏泄同軸電纜與寬頻帶漏泄同軸電纜相比有以下不同點(diǎn)�
寬頻帶漏泄同軸電纜的特點(diǎn)是:
寬帶性能在任何單一頻率均能維持�
有密集的狹孔�
極受�(huán)境影��
專用頻帶漏泄同軸電纜的特�(diǎn)是:
在特定的頻率下運(yùn)作性能�
相對(duì)少受�(huán)境因素影��
在平行于漏泄同軸電纜方向,交叉極化較�,因此當(dāng)使用�(shù)字通信系統(tǒng)�(shí)誤碼率較低,�(dāng)使用模擬通信系統(tǒng)�(shí)將信�(hào)的扭曲最小化,并且傳輸損耗很��
在垂直于漏泄同軸電纜方向,相鄰極化信�(hào)具有非常平的頻率響應(yīng),在整�(gè)頻段�(nèi)波動(dòng)非常��
避免了過(guò)多的交叉極化,因此不�(huì)�(chǎn)生“雙線效�(yīng)”或反射交叉極化,減少了損耗�
減少了多徑效�(yīng)�(chǎn)生的�(wèn)��
可優(yōu)化于幾段系統(tǒng)頻率,在這些頻率上與寬帶漏泄同軸電纜相比具有更加�(yōu)化的電氣性能�
4. 選用漏泄同軸電纜的理論根�(jù)漏泄同軸電纜在系�(tǒng)�(shè)�(jì)�(shí)需要考慮的主要因素有:漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損�、各種接插件及跳線的插損、環(huán)境條件影響所必須考慮的設(shè)�(jì)裕量、設(shè)備的輸出功率、中繼器的增益以及設(shè)備的工作電平。其�,漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損耗由漏泄同軸電纜本身的傳輸衰減和耦合損耗兩部分組成,對(duì)于指定的工作頻率其大小主要由漏泄同軸電纜的規(guī)格大小來(lái)確定,規(guī)格大的漏泄同軸電纜系�(tǒng)損耗較�,傳輸距離相�(duì)�(zhǎng)�
在設(shè)�(jì)�(shí),首�,考慮到移�(dòng)終端的輸出功率相�(duì)于固定設(shè)備較�,所以一般以移動(dòng)終端的發(fā)射功率來(lái)確定漏泄同軸電纜的覆蓋長(zhǎng)�。根�(jù)�(shè)備的輸出功率電平(手�(jī)�2W)和系統(tǒng)要求的場(chǎng)�(qiáng)(典型值﹣85dBm----�105dBm)確定出系統(tǒng)所允許的衰耗值αmax. �
第二,選定漏泄同軸電纜的耦合損耗值Lc,同�(shí)�(jì)算出某一�(guī)格的漏泄同軸電纜在指定工作頻率上的某一�(zhǎng)度L所�(duì)�(yīng)的傳輸衰減α×L, α為該漏泄同軸電纜的衰減常�(shù)。從而確定該漏泄同軸電纜的系�(tǒng)損耗值αs=α×L+Lc �
第三,系�(tǒng)�(shè)�(jì)�(shí)還必須根�(jù)工作的環(huán)境留出一定的裕量M,此裕量牽涉的因素一般有以下幾點(diǎn)�
耦合損耗提供的�(shù)字為一�(tǒng)�(jì)�(cè)量�,必須考慮其波�(dòng)��
�50%耦合損耗值設(shè)�(jì)�(shí),需留出10dB的裕��
�95%耦合損耗值設(shè)�(jì)�(shí),需留出5dB的裕量;
跳線及接頭的插損必須予以考慮�
地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗也要考慮,根�(jù)�(jīng)�(yàn)其推薦� 10dB�15dB
第四,確定漏泄同軸電纜的覆蓋距離�
�?yàn)橄到y(tǒng)損耗為αmax. =αs +M=α×L+Lc+M
則L=(αmax.-Lc-M)÷α
此L值即為漏泄同軸電纜的覆蓋距離�
下面舉一�(gè)�(shí)際例子予以說(shuō)明:
假設(shè)漏泄同軸電纜的規(guī)格為HLHTAY-50-42
頻率�900MHz
耦合損耗為76dB�95%�
漏泄同軸電纜的衰減常�(shù)α�27dB/KM
手機(jī)輸出功率�2W�33dBm�
工作電平為-105 dBm
耦合損耗的波動(dòng)裕量�5dB
跳線及接頭損耗為2dB
車體影響�10dB
則αmax.=33 dBm-(�105 dBm�=138 dB
αs =27dB/KM×L+76dB
M =5 dB+2 dB+10 dB=17 dB
所以 L=�138 dB�76 dB�17 dB)�27 dB/KM
=1.67KM
=1670�
此結(jié)果說(shuō)明在以上假設(shè)條件�,該種規(guī)格漏泄同軸電纜的覆蓋距離�1670米,如果還不能滿足覆蓋長(zhǎng)度的要求,則必須考慮加中繼器�(lái)延長(zhǎng)覆蓋距離�
5.�(jié)�
工程中對(duì)漏泄同軸電纜的選用既要考慮到工程敷�(shè)的環(huán)境因�,又要兼顧使用的�(shè)備參�(shù)以及工程系統(tǒng)�(kuò)展的需要,然后理論�(jì)算選用比較實(shí)用的漏泄同軸電纜�(guī)�,這樣既能滿足工程系統(tǒng)要求,又能節(jié)約工程成本�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百通!
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