輻射型八字槽孔漏泄同軸電纜設計

隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數(shù)的增多，邊緣地區(qū)對移動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。隨著人們對高品質移動信息，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商的重視。

輻射型(RMC)漏泄同軸電纜可用于一般通信天線難以發(fā)揮作用的區(qū)域，特別是在移動通信系統(tǒng)分立天線無法提供足夠的覆蓋場強的區(qū)域，如高速鐵路、地鐵、鐵路隧道等電磁場傳播的盲區(qū)。在這些區(qū)域，由于周圍環(huán)境的狹小和阻擋，天線覆蓋受到很大限制，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強，所以在這些環(huán)境下對于無線信號接收裝置來說輻射型漏泄電纜是最佳的無線覆蓋手段。本文主要介紹一種自制的7/8規(guī)格輻射型開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

隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的人希望體驗隨時隨地的高品質的移動通信。但是在封閉的狹長空間，例如電梯、隧道、地鐵和地下停車場等等，由于空間的各個面相距很近，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不能發(fā)揮很好的作用，為了在封閉的狹長空間實現(xiàn)通信，漏泄同軸電纜通信技術也應運而生。信息化建設不僅是民眾隨時隨地通信需求的保障，也是現(xiàn)代軌道交通安全、高效運營的重要保障。我國從20世紀70年代中期才開始研制。漏泄同軸電纜性能優(yōu)越，到現(xiàn)在已大量應用于歐美及日本等發(fā)達國家的無線通信網(wǎng)絡布線系統(tǒng)中。軌道交通提高了民眾出行水平，被列入我國重點發(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槽制造的一個傳播媒介，使無線電波在電纜中傳播并不斷地通過外導體上的周期性槽孔泄漏到電纜附近的空間，同時，漏泄電纜也可以接收移動終端發(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一長條形槽或開一組間距遠遠小于工作波長的小孔。電纜像一個可移動的長天線向外輻射電磁波，電磁波以同心圓的形式緊密分布在電纜周圍，并隨距離的增加而迅速減小，這種模式也被稱為“表面電磁波”。輻射型(RMC)漏泄同軸電纜是外導體上開的槽孔的間距與波長(或半波長)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的槽孔直接輻射產(chǎn)生，槽孔的形狀和尺寸嚴格依據(jù)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，在相關的頻段內(nèi)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，這種模式也被稱為“輻射電磁波”。表面電磁波的特點是低輻射、高散射;輻射波的特點是高輻射，低散射。

輻射型漏泄同軸電纜的主要技術為外導體的槽孔技術。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(tǒng)的天饋系統(tǒng)相比，輻射型漏泄電纜天饋系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

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上是寬頻帶系統(tǒng)，某些型號的漏泄電纜可同時用于警用尋呼(160MHz)、警用無線電通信(350MHz)、全市應急指揮(800MHz)等系統(tǒng);

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

傳輸特點

輻射型漏泄同軸電纜是集射頻同軸電纜及天線于一體，因此具有三大功能：(1)信號傳輸線功能，(2)發(fā)送天線的功能，(3)接收天線的功能。輻射型漏泄同軸電纜傳輸特點：它可以有效地避免無線通信的多普勒效應。輻射型漏泄電纜發(fā)射功率小，可以沿線產(chǎn)生均勻的場強，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，屏蔽了無需使用的頻段(類似于濾波器的功能)。而且電磁場輻射是有方向的，不會對周圍環(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)絡的抗干擾能力，是一種綠色無信號覆蓋產(chǎn)品。但工藝設計和生產(chǎn)復雜。另一個特點是耦合損耗波動較小，一般在3-5dB范圍內(nèi)。

制造工藝

輻射型漏泄同軸電纜需要如下制造流程：

材料：無氧銅帶、絕緣芯線、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，從技術上各個廠家存在差別，但是從市場應用及要求來看，需求是一致的，如：使用頻段、系統(tǒng)損耗和產(chǎn)品規(guī)格尺寸等。本文采用開雙八字槽孔的銅帶對發(fā)泡芯線縱包后直接護套的工藝進行制造。首先，將無氧銅帶經(jīng)沖孔機床使其開雙八字型槽孔，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外部。進而經(jīng)護套機進行護套而成。

結果與討論

經(jīng)以上述工序所生產(chǎn)的7/8規(guī)格輻射型開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，離開水泥地面的高度為1.7m，半波長偶極天線固定安裝在小車上，并沿著電纜平行移動，天線的中心點的高度和電纜懸掛的高度相同，且半波長偶極天線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偶極天線方向相對。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(shù)，是區(qū)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，漏泄電纜的衰減是很高的。因此在使用頻段為800-2400MHz時，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，同時也不會增大衰減，保證了射頻信號的傳輸效果。