輻射型八字槽孔漏泄同軸電纜設計

隨著(zhù)移動(dòng)通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，邊緣地區對移動(dòng)信號的要求不斷提高，因為漏泄同軸電纜能保證信號覆蓋的不間斷性。隨著(zhù)人們對高品質(zhì)移動(dòng)信息，能保證信號覆蓋的不間斷性的漏泄同軸電纜逐步受到運營(yíng)商的重視。

輻射型(RMC)漏泄同軸電纜可用于一般通信天線(xiàn)難以發(fā)揮作用的區域，特別是在移動(dòng)通信系統分立天線(xiàn)無(wú)法提供足夠的覆蓋場(chǎng)強的區域，如高速鐵路、地鐵、鐵路隧道等電磁場(chǎng)傳播的盲區。在這些區域，由于周?chē)h(huán)境的狹小和阻擋，天線(xiàn)覆蓋受到很大限制，而漏泄電纜由于非常接近覆蓋對象且信號輻射方向垂直于輻射環(huán)境可以提供均勻的場(chǎng)強，所以在這些環(huán)境下對于無(wú)線(xiàn)信號接收裝置來(lái)說(shuō)輻射型漏泄電纜是最佳的無(wú)線(xiàn)覆蓋手段。本文主要介紹一種自制的7/8規格輻射型開(kāi)雙八字形槽孔漏泄同軸電纜的生產(chǎn)工藝及在特定頻率下的衰減和耦合損耗的測試。

輻射型八字槽孔漏泄同軸電纜的衰減和耦合損耗測試值

隨著(zhù)通信行業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的人希望體驗隨時(shí)隨地的高品質(zhì)的移動(dòng)通信。但是在封閉的狹長(cháng)空間，例如電梯、隧道、地鐵和地下停車(chē)場(chǎng)等等，由于空間的各個(gè)面相距很近，巷道避、地面、天花板等對電磁波有強烈的吸收、衰減作用以及多徑效應。由于一般的通信天線(xiàn)不能發(fā)揮很好的作用，為了在封閉的狹長(cháng)空間實(shí)現通信，漏泄同軸電纜通信技術(shù)也應運而生。信息化建設不僅是民眾隨時(shí)隨地通信需求的保障，也是現代軌道交通安全、高效運營(yíng)的重要保障。我國從20世紀70年代中期才開(kāi)始研制。漏泄同軸電纜性能優(yōu)越，到現在已大量應用于歐美及日本等發(fā)達國家的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)系統中。軌道交通提高了民眾出行水平，被列入我國重點(diǎn)發(fā)展基礎產(chǎn)業(yè)，輻射型漏泄電纜是交通信息化的最好產(chǎn)品，具有廣闊地發(fā)展前景。

漏泄同軸電纜

漏泄電纜就是在封閉空間利用同軸電纜人為開(kāi)槽制造的一個(gè)傳播媒介，使無(wú)線(xiàn)電波在電纜中傳播并不斷地通過(guò)外導體上的周期性槽孔泄漏到電纜附近的空間，同時(shí)，漏泄電纜也可以接收移動(dòng)終端發(fā)射的信號并傳送到基站接收機。

耦合型(CMC)漏泄同軸電纜是在外導體上開(kāi)一長(cháng)條形槽或開(kāi)一組間距遠遠小于工作波長(cháng)的小孔。電纜像一個(gè)可移動(dòng)的長(cháng)天線(xiàn)向外輻射電磁波，電磁波以同心圓的形式緊密分布在電纜周?chē)?，并隨距離的增加而迅速減小，這種模式也被稱(chēng)為“表面電磁波”。輻射型(RMC)漏泄同軸電纜是外導體上開(kāi)的槽孔的間距與波長(cháng)(或半波長(cháng))相當，其槽孔結構使得在槽孔處信號產(chǎn)生同相迭加。由于其信號是由外導體上所開(kāi)的槽孔直接輻射產(chǎn)生，槽孔的形狀和尺寸嚴格依據所應用的頻率范圍而設計，因而輻射型漏泄電纜是基于頻段優(yōu)化的漏泄同軸電纜，在相關(guān)的頻段內具有非常優(yōu)越的頻率特性。射頻信號傳輸是在工作頻率下的單模輻射，這種模式也被稱(chēng)為“輻射電磁波”。表面電磁波的特點(diǎn)是低輻射、高散射;輻射波的特點(diǎn)是高輻射，低散射。

輻射型漏泄同軸電纜的主要技術(shù)為外導體的槽孔技術(shù)。輻射型漏泄同軸電纜的輻射特性主要是由漏泄外導體上這些槽孔的大小、形狀以及排列方式?jīng)Q定。與傳統的天饋系統相比，輻射型漏泄電纜天饋系統具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、信號覆蓋均勻，尤其適合隧道等狹小空間，可減少信號陰影及遮擋，受“填充效應”影響小;

二、輻射型漏泄電纜本質(zhì)上是寬頻帶系統，某些型號的漏泄電纜可同時(shí)用于警用尋呼(160MHz)、警用無(wú)線(xiàn)電通信(350MHz)、全市應急指揮(800MHz)等系統;

三、輻射型漏泄電纜價(jià)格雖然比較貴，但當多系統同時(shí)引入隧道時(shí)可大大降低總體造價(jià)。

傳輸特點(diǎn)

輻射型漏泄同軸電纜是集射頻同軸電纜及天線(xiàn)于一體，因此具有三大功能：(1)信號傳輸線(xiàn)功能，(2)發(fā)送天線(xiàn)的功能，(3)接收天線(xiàn)的功能。輻射型漏泄同軸電纜傳輸特點(diǎn)：它可以有效地避免無(wú)線(xiàn)通信的多普勒效應。輻射型漏泄電纜發(fā)射功率小，可以沿線(xiàn)產(chǎn)生均勻的場(chǎng)強，徑向作用距離較遠，耦合損耗較小，使用頻帶有一定范圍，存在諧振頻率，但在特定頻率下，各項性能指標均已得到優(yōu)化，屏蔽了無(wú)需使用的頻段(類(lèi)似于濾波器的功能)。而且電磁場(chǎng)輻射是有方向的，不會(huì )對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生電磁干擾或污染，故能對工作頻率以外的干擾信號有很強的抑制能力，提升網(wǎng)絡(luò )的抗干擾能力，是一種綠色無(wú)信號覆蓋產(chǎn)品。但工藝設計和生產(chǎn)復雜。另一個(gè)特點(diǎn)是耦合損耗波動(dòng)較小，一般在3-5dB范圍內。

制造工藝

輻射型漏泄同軸電纜需要如下制造流程：

材料：無(wú)氧銅帶、絕緣芯線(xiàn)、護套料;

設備：沖孔機、軋紋機、護套機;

模具：喇叭模、定徑模、搭接模、限位器等;

雖然輻射型漏泄電纜比射頻同軸電纜及耦合型漏泄電纜都要復雜，從技術(shù)上各個(gè)廠(chǎng)家存在差別，但是從市場(chǎng)應用及要求來(lái)看，需求是一致的，如：使用頻段、系統損耗和產(chǎn)品規格尺寸等。本文采用開(kāi)雙八字槽孔的銅帶對發(fā)泡芯線(xiàn)縱包后直接護套的工藝進(jìn)行制造。首先，將無(wú)氧銅帶經(jīng)沖孔機床使其開(kāi)雙八字型槽孔，再經(jīng)壓紋機使其加以橫向皺紋，最后經(jīng)限位器、喇叭模、搭接模、定徑模等一系列模具，使銅帶縱包在絕緣芯線(xiàn)外部。進(jìn)而經(jīng)護套機進(jìn)行護套而成。

結果與討論

經(jīng)以上述工序所生產(chǎn)的7/8規格輻射型開(kāi)雙八字槽孔的漏泄電纜，采用GB/T15285-94測試標準，采用架空輻射，將輻射型漏泄同軸電纜輻射在木桿上，離開(kāi)水泥地面的高度為1.7m，半波長(cháng)偶極天線(xiàn)固定安裝在小車(chē)上，并沿著(zhù)電纜平行移動(dòng)，天線(xiàn)的中心點(diǎn)的高度和電纜懸掛的高度相同，且半波長(cháng)偶極天線(xiàn)中心與輻射型漏泄電纜相距2m，且輻射型漏泄電纜的輻射方向與半波長(cháng)偶極天線(xiàn)方向相對。經(jīng)測試所得結果如表所示。

耦合損耗是表征輻射型漏泄同軸電纜與外界環(huán)境之間電磁波能量相互耦合強度的特性參數，是區別輻射型漏泄同軸電纜與其它射頻同軸電纜的唯一指標。輻射型漏泄同軸電纜的耦合損耗越低，表明它所輻射的信號越強，但相應地該電纜的衰減也相應增大。由于當耦合損耗值小于50dB時(shí)，漏泄電纜的衰減是很高的。因此在使用頻段為800-2400MHz時(shí)，局部耦合損耗值Lc50設計在60-70dB/2m之間，局部耦合損耗值Lc95設計在70-80dB/2m之間，射頻信號得到了比較充分的利用，既保證了射頻信號覆蓋距離，同時(shí)也不會(huì )增大衰減，保證了射頻信號的傳輸效果。