辐射型八字形槽漏泄同轴电缆的研究

无孔槽形电缆桥架直接承托电缆的部件的简称，由底板与侧边构成的或由整块铝合金板弯曲制成实底的槽形部件。通信电缆是指用于近距音频通信和远距的高频载波和数字通信及信号传输的电缆，是我国五大电缆产品之根据通信电缆的用途和使用范围,可分为六大系列产品,即市内通信电缆(包括纸绝缘市内话缆、聚烯烃绝缘聚烯烃护套市内话缆)、长途对称电缆(包括纸绝缘高低频长途对称电缆、铜芯泡沫聚乙烯高低频长途对称电缆以及数字传输长途对称电缆)、同轴电缆(包括小同轴电缆、中同轴和微小同轴电缆)、海底电缆(可分对称海底和同轴海底电缆)、光纤电缆(包括传统的电缆型、带状列阵型和骨架型三种)、射频电缆(包括对称射频和同轴射频)。【专利摘要】本实用新型涉及组合天线，具体地说是一种水下机器人用铱星与gps组合天线，包括依次密封连接的天线转接组件、固定底座、连接管及天线组合件，天线转接组件包括水密电缆、定形骨架、接头定位环及同轴连接器，定形骨架与固定底座密封连接、一端设有接头定位环，同轴连接器插入接头定位环内，一端与水密电缆相连，水密电缆与定形骨架密封连接。

但是在 封闭狭长空间，例如矿井、隧道、地铁和地下停车场等，由于空间的各个面相距很近，巷道 壁、地面、天花板等对电磁波有强烈的吸收、衰减作用以及多径效应。因此，一般的通信天 线不能发挥很好的作用，为了在封闭的狭长空间实现通信，可采用漏泄电缆通信技术[1]。 漏泄电缆通信就是在封闭空间利用漏泄电缆人为制造一个传播媒介，使波在电缆中传 播并不断地通过的电磁场时亥姆霍兹波动方程有两个解 [2]。当电缆中的径向传播常数 间谐波。这是因为这种泄漏同轴电缆空间并且沿径向迅速减小。辐射的强度在各个径向方向上都相等。

，每一帧中的字符由0~67按序排列，每一帧中传输有用数字电视数据，导频（分布导频和连续导频）和传输参数信念（tps）。19khz的导频信号从b1取出送到d1和d2进行全波整流，输出38khz的半波脉冲信号，bg2将信号放大，由于其波形是脉冲波所以它包含有丰富的谐波成分漏泄同轴电缆通信，而我们需要的是其基波（即一次谐波）所以bg2的负载是一个lc并联选频电路，它谐振于38khz，所以38khz的基波将得到最大的输出，经b2耦合将信号送至环形检波器从而达到恢复 38khz副载波。电缆调制解调器也是组建城域网的关键设备，混合光纤同轴网(hfc)主干线用光纤，光结点小区内用树枝型总线同轴电缆网连接用户，其传输频率可高达550/750mhz。

八字形槽切断了外导体上的壁面电流使之产生激励，像电偶极子产生辐射，如图1 所示。 其中电力线 可以分解成为 两个分量。这类电缆是以辐射周向极化波为主要设计目的的，所以分析时也主要分析电场的周向分量，即 。在这类电缆的使用场合中，接收天线往往采用垂直极化方式。八字形槽孔的基本结构如图2 所示，图上的这些参数 决定了槽孔的大小形状。单八字开槽的漏泄同轴电缆结构如图3 所示。它在一个周期内只 有一个八字形槽， 为开槽的周期， 单八字开槽的漏泄同轴电缆结构漏泄电缆附近电磁场的电场强度 可表示成[4] jwt 缆中的径向传播常数，为沿电缆轴向的距离， 为到电缆的径向距离， 为时间。本文中 函数的表达式。由Floquet定理可知，在一个无限长的周期性结 构中，各周期相应点上的场只差一个复数常系数。因此， 的周期性函数。同时八字的“左半”和“右半”的 其中为整数，是第 次空间谐波， 为槽孔排列周期。将(2)代入（1）中，可以得到： jwt 。显然，当为偶数时上式中对应的项为零，因此， 八字形槽漏泄同轴电缆不存在偶数次高次谐波，仅有-1、-3、-5…等奇数次高次谐波。 从上面的式（3）中可以看出，各种模式的空间谐波加起来形成了场。

因此，也可以分 别研究每个模式的空间谐波[5]。根据缝隙天线阵的原理，当开槽口以某一固定周期配置时， 其场强的分布为一个正弦波， 其中为开槽的周期， 其中为空间谐波的模数， 为一个周期内的开槽口的总数。对于任意高次空间谐波，其 辐射的场强可以根据式（5）计算。 大多数空间谐波均只能以表面波的形式存在，仅有少数才能形成辐射波。产生辐射波的 条件是： 时才有可能产生辐射波。图 时，空间谐波以表面波的形式存在于电缆周围，当 时，进入-1次空间谐波的辐射区。 此时有-1 次空间谐波向 外辐射。随着频率的提高，-3、-5、-7…，产生辐射的高次模也越来越多。高次模的辐射可 以干扰-1 次空间谐波的辐射场，从而使漏泄同轴电缆辐射的电磁波波动较大。 空间谐波模式图在实际使用中，希望在工作频率下，辐射场只有-1 次空间谐波，即单模辐射。因为， 单模辐射可以产生均匀、稳定的辐射场。如果不采取任何措施，-1 次空间谐波的单模辐射 的频带宽度仅为3f1-f1= 2f1（见图4）。当然也可以采取措施，例如，增加开槽孔数，就可以 扩展-1 次空间谐波的单模辐射的频带宽度。这将在下节中进行阐述。 -1、-3次空间谐波的辐射方向 -1 次空间谐波的辐射角可通过令 =-1 由式（5）得到(见图5) 。

---图 10a：-两支无线麦克风靠近时，会产生 严重 的谐波干扰-图10b：-两支无线麦克风相距约30cm以上， 产生的谐波干扰低。从仿真图可以看出该设计方法能抑制3次（l1、r1、c1）、5次（l2、r2、c2）、7次（l3、r3、c3）谐波。如果不采取互调抑制措施，就会产生:2×160mhz-161mhz=162mhz，即1ch的二次谐波进入2ch功放末级产生差频形成一个假的162mhz就会对3ch所接收的设备造成干扰。

其中， 槽孔的左右两边新开的槽孔，相距槽孔各为 所在的槽孔则是在槽孔的左右两边新开的槽孔，相距 槽孔也各为 抑制-3次空间谐波后的结构（方案2） 图（7）所示结构的泄漏同轴电缆产生的辐射场的计算结果为： -1 次空间谐波的辐射场: -5次空间谐波的辐射场: -3次空间谐波被抑制掉了 总之，上述两种结构都能抑制-3次高次谐波，使-1 次空间谐波单模辐射的使用频带从 原来的2f1 扩展到4f1。 2．确定周期长度值的范围 漏泄电缆上槽孔结构的周期性长度 值的范围由下面的公式（10）给出： (10) 其中, 是要求的最小工作频率， 是要求的最大工作频率。 3．谐振点频率与传输衰减的关系 在漏泄同轴电缆的生产中，由于外导体上的这种周期性的槽孔结构，会在漏泄电缆上出 现阻抗周期性的不均匀性变化。这样信号在漏泄电缆内传输时内部反射产生同相叠加导致出 现很大的反射系数峰值，即电压驻波比出现峰值（见图 8），或者说漏泄同轴电缆产生了谐 振现象。这种峰值出现的频率 与漏泄电缆上槽孔结构的周期性长度 有以下的关系[6]： （11）其中， 单八字形槽漏缆的驻波测试结果图10 单八字形槽漏缆的传输衰减测试结果 是用网络测试八字槽型结构的漏泄同轴电缆的电压驻波比时所获得的图形。

谐振频率的基频是 ，当漏泄同轴电缆工作频率为 时，出现了驻波比的峰值。这些就是谐振点频率。 在某一频率上出现谐振现象，那么在相同频率上的传输衰减就会变大。这是因为在这个 频率上的信号在漏泄电缆内传输时信号被反射了而不是被传输了。谐振点和传输衰减的关系 可以从图9 和图10 中得到很好的分析，图9 中驻波比峰值很明显地对应图10 中传输衰减的 波谷。因此，工作频率不能出现在有驻波比峰值的地方。如果不是这样就会引起这一工作频 率的传输衰减值很大。 10 总之，在设计时，公式（11）中槽孔结构的周期长度 的选择就变得尤为重要。 次及其他的高次谐波。首先确定基频，保证它及它的高次谐波都不在所要求的工作频率上。然后就可以确定 周期长度 值了。 耦合损耗是表征漏缆辐射能力强弱的物理量。耦合损耗值的定义是：漏泄电缆内的信号 与离开电缆特定距离（一般为2m）处的半波长偶极天线所接收的信号之比（dB）。耦合损耗 L0 的计算公式为： log10 （12）其中， 是距离漏缆 米处接收到的功率，是漏缆的输入功率， 是传输损耗， 缆输入端到接收天线处的漏缆长度。耦合损耗与信号在漏缆中的传输距离无关，而且应由槽孔辐射损耗和空间传播损耗两部 分构成[7]。

槽孔辐射损耗取决于电缆的槽孔结构（大小及倾斜角度）和传输频率。空间传 播损耗则与电缆周边环境的影响有关。槽孔漏泄出来的射频能量，并未被接收天线所全部接 收，其中大部分在空间传播中损耗掉了。 早期的研究分别仿真计算了槽孔周期 、槽孔长短及工作频率变化时漏泄电缆耦合损耗 的变化情况[8]。一般说来，槽孔的长度和倾斜角度越大，槽孔周期 越小，辐射能力越强， 耦合损耗就越小。耦合损耗越小，辐射损耗就越大，也就是传输损耗越大[9]。根据工程测 定值，槽孔辐射能力和槽孔长度及倾斜角度的关系可由公式（13）给出： sinlog( 为槽孔长度，δ是槽孔的倾斜角度。槽孔长度变短时漏缆的辐射能力减弱，耦合损耗增大。 图11 和图12 是分别在350MHz 和800MHz 频率时，八字形槽漏缆耦合损耗和距离的关系。 频率变化时耦合损耗跟着变化，频率较低时（也即槽孔周期P 较小时），耦合损耗沿漏 缆的变化比较平缓，频率升高时沿漏缆的场分布变得越来越复杂，耦合损耗的波动幅度也越 来越大。这等效于频率不变而槽孔周期P 增大的情况。图中明确显示出辐射场的这种不稳定 性。耦合损耗是和辐射场的波动有关的，漏缆沿线电波衰落严重，是瑞利衰落。

两个接头定位环12与定形骨架11右端端面开设的两个定位孔相配合，两个同轴连接器13分别插入接头定位固12内，每个同轴连接器13的一端(左端)分别与一根水密电缆8同轴相连接(水密电缆8的芯线插入同轴连接器13的中心轴孔并焊接，水密电缆8的屏蔽线与同轴连接器13的外壳接触并焊接)，这就保证了水密电缆8与同轴连接器13同心以及同轴连接器13与定形骨架11之间的绝缘性。整个制造过程,分为绝缘线芯的制造,线组绞合,同轴对的制造,成缆工艺,缆芯干燥,电缆的金属套和外护层的制造。15）配线架的安装机架安装完毕后水平垂直应符合厂家规定，如无规定时，垂直度偏差不应大于3mm，配线架内边缘处松驰地将线缆捆起来，确保单条线缆不会滑出配线板槽，避免缆束的松驰与不整齐，当采用下走线方式时，架底位置应与电缆上线孔相对应，接线端子各种标志应齐全。

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