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漏泄同軸電纜
圖片來自百度

泄漏同軸電纜(Leaky Coaxial Cable)又稱漏泄同軸電纜,通常又簡稱為泄漏電纜漏泄電纜,其結構與普通的同軸電纜基本一致,由內導體、絕緣介質和開有周期性槽孔的外導體三部分組成。電磁波在漏纜中縱向傳輸的同時通過槽孔向外界輻射電磁波;外界的電磁場也可通過槽孔感應到漏纜內部並傳送到接收端。目前,泄漏同軸電纜的頻段覆蓋在450MHz-2GHz以上,適應現有的各種無線通信體制,應用場合包括無線傳播受限的地鐵、鐵路隧道和公路隧道等。在國外,漏纜也用於室內覆蓋。

漏泄同軸電纜是具有信號傳輸作用,又具有天線功能,通過對外導體開口的控制,可將受控的電磁波能量沿線路均勻的輻射出去及接收進來,實現對電磁場盲區的覆蓋,已達到移動通信暢通的目的。

絕緣採用高物理髮泡的均勻細密封閉的微泡結構,不僅較之傳統的空氣絕緣結構在特性阻抗、駐波係數、衰減等傳輸參數更加均勻穩定,而且可抵禦在潮濕環境中潮氣對電纜的侵入可能傳輸性能的下降或喪失,免除了充氣維護的煩惱,大大提高了產品的使用壽命和穩定可靠性,是當今世界上最先進的射頻和漏泄同軸電纜結構。

優點

1信號覆蓋均勻,尤其適合隧道等狹小空間;

2.泄漏同軸電纜本質上是寬頻帶系統,某些型號的漏纜可同時用於CDMA800、GSM900、GSM1800、 WCDMA、WLAN等系統;

3.泄漏同軸電纜價格雖然較貴,但當多系統同時引入隧道時可大大降低總體造價。

泄漏同軸電纜其用途

可用於一般通信天線難以發揮作用的區域,特別是在移動通信系統分立天線無法提供足夠的覆蓋場強的區域,如山區、丘陵、隧道、地下鐵路、礦井、地下建築物、商場或其它電磁場傳播的盲區。在這些區域,由於周圍環境的狹小和阻擋,天線覆蓋受到很大限制,而由於非常接近覆蓋對象且信號輻射方向垂直於輻射環境可以提供均勻的場強,所以在這些環境下對於無線信號接收裝置來說泄漏同軸電纜是最佳的無線覆蓋手段。

基礎理論

無線移動通信

在基站與移動站之間的通訊,通常是依靠無線電傳送。目前通訊業的不斷發展越來越要求基 站與移動站之間隨時隨地能接通,甚至要求在隧道中也是如此。

然而在隧道中,移動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 以關於漏泄同軸電纜的研究也應運而生。無線電地下傳輸有着極其廣泛的用途,例如:

1、用於建築物內、隧道內及地鐵的移動通信(GSM,PCN/PCS,DECT…)

2、用於地下建築的通訊,例如停車場、地下室及礦井

3、公路隧道內 FM 波段(88-108MHz)信息的發送

4、公路隧道內無線報警電信號的轉發

5、公路隧道內移動電話信號的發送

6、地鐵或地鐵隧道中的信號傳輸

當前無線移動通信朝以下趨勢發展:

1、趨向更高的使用頻段:使用頻段從 50-150 MHz 擴展至 450-900 MHz 甚至 1800-2200 MHz。

2、要求通訊接通質量更高:數字化傳輸、高比特率,等等。

3、在市區和以下特定範圍,具有更佳的綜合性能:隧道、地下機動車道、地下停車場等。 [1]

工作原理

橫向電磁波通過同軸電纜從發射端傳至電纜的另一端。當電纜外導體完全封閉時,電纜傳輸 的信號與外界是完全屏蔽的,電纜外沒有電磁場,或者說,測量不到有電磁輻射。同樣地, 外界的電磁場也不會對電纜內的信號造成影響。 然而通過同軸電纜外導體上所開的槽孔,電纜內傳輸的一部分電磁能量發送至外界環境。同 樣,外界能量也能傳入電纜內部。外導體上的槽孔使電纜內部電磁場和外界電波之間產生耦合。具體的耦合機製取決於槽孔的排列形式。

漏泄同軸電纜的一個典型例子是編織外導體同軸電纜。絕大部分能量以內部波的形式在電纜中傳輸, 但在外導體覆蓋不好的位置點上,就會產生表面波,沿着電纜正向或逆向向外傳播,且相互 影響。

無線電通信信號的質量通常因為電纜外界電波電平波動情況不同而相差很大。電纜敷設方式 和敷設環境對電纜輻射效果也有影響。大部分隧道內還有各種各樣金屬導體,比如沿兩側牆 面安裝的電力電纜、鐵軌、水管等等,這些導體將徹底改變電磁場的特性。

漏泄同軸電纜電性能的主要指標有縱向衰減常數和耦合損耗

縱向衰減

衰減常數是考核電磁波在電纜內部所傳輸能量損失的最要特性。

普通同軸電纜內部的信號在一定頻率下,隨傳輸距離而變弱。衰減性能主要取決於絕緣層的 類型及電纜的大小。 而對於漏泄同軸電纜來說,周邊環境也會影響衰減性能,因為電纜內部少部分能量在外導體附近的外 界環境中傳播。因此衰減性能也受制於外導體槽孔的排列方式。 [2]

耦合損耗

耦合損耗描述的是電纜外部因耦合產生且被外界天線接收能量大小的指標,它定義為:特定 距離下,被外界天線接收的能量與電纜中傳輸的能量之比。由於影響是相互的,也可用類似 的方法分析信號從外界天線向電纜內的傳輸。

耦合損耗受電纜槽孔形式及外界環境對信號的干擾或反射影響。寬頻範圍內,輻射越強意味 着耦合損耗越低。根據信號與外界的耦合機制不同,主要分有下三種漏纜:輻射型(RMC);耦合型(CMC);泄漏型(LSC)。

這一段漏纜等同於一個通過功率分配器與同軸電纜相連的定位天線。其中電纜內部只有一小 部分的能量轉變為輻射能。選擇相鄰漏泄段之間的合適間距,以便為不同頻段提供滿意的效 果。事實表明,10 至 50 米之間的間距可滿足 1000MHz 內的所有情形的通信。

這樣設計的漏纜型電纜,在同樣的條件下又可作為連續的補償饋線,且具有更好的衰減常數和耦合損耗特性。漏泄部分相當於有效的模式轉換器,可以控制電纜附近的電磁場強度大小,它是漏泄部分長度和電氣性能的函數。使用漏泄型電纜的系統的一個特點是漏泄部分長度占電纜總長度不到 2%~3%,這樣便減少了由於輻射引起的附加損耗。這些模式轉換器有很低的插入損耗,通常只有 0.3 或 0.2dB, 因此使用這些模式轉換器引起的同軸電纜縱向衰減增加很小。

評價

射頻同軸電纜的電壓駐波比很重要,但對漏泄同軸電纜而言並不是決定性的因素。市面上的漏泄同軸電纜電壓駐波比大多數在1.3以上,使用在現今的系統上已經足夠了。

選用漏泄同軸電纜的理論根據漏泄同軸電纜在系統設計時需要考慮的主要因素有:漏泄同軸電纜的系統損耗、各種接插件及跳線的插損、環境條件影響所必須考慮的設計裕量、設備的輸出功率、中繼器的增益以及設備的最低工作電平。其中,漏泄同軸電纜的系統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,對於指定的工作頻率其大小主要由漏泄同軸電纜的規格大小來確定,規格大的漏泄同軸電纜系統損耗較小,傳輸距離相對長。

工程中對漏泄同軸電纜的選用既要考慮到工程敷設的環境因素,又要兼顧使用的設備參數以及工程系統擴展的需要,然後理論計算選用比較實用的漏泄同軸電纜規格,這樣既能滿足工程系統要求,又能節約工程成本。

視頻

利用同軸電纜傳輸有線以太網信號

參考文獻