【的那点事】做天馈系统，你了解泄漏同轴电缆（Leaky Coaxial Cable）吗？

在对现有的无线wifi和无线充电技术进行比较分析后，认为可以融合两者优点，可同时实现短距离的信号覆盖及能量传输，本文基于这种思路，设计了一种基于电磁耦合共振原理，实现同时传输音频信号和电磁能量的实验方设计，提供这种方案的可行性。自此无线输电的概念一直在不时被提起，诸多科学家尝试了多种不同的方法，但一直未能解决能量传输过程中的效率过低问题，直到2007年，由mit的科学家在电能无线传输原理上有了突破性进展耦合型漏泄同轴电缆，他们利用电磁谐振原理实现了中距离的电能无线传输，在2m多距离内将一个60w的灯泡点亮，且传输效率达到40%左右。当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境下运行应使用带屏蔽的电缆，屏蔽可提高电磁兼容性（emc）。

一、漏泄同轴电缆构成

3．1．1轴向模螺旋天线结构和原理 螺旋天线[59’删是圆极化天线的一种形 爿1 2a卜式，它是由金属线或管绕制而成螺旋形的行波天线，通常采用同轴波导馈电，同轴线的内导体和螺旋线一端相接，外导体和金属接地板相连，如图3．1所示。split conductor cable-分股导体电缆，此型电缆之构造为中性线之导体是以两股或多股绝缘芯线组成，通常以并联方式使用，可获得遮蔽及导电之双重效果。依美国 icea 规定，电压在 2000v以上之电缆，须用一层半导电性材料（或半导电性带）施于导体上，其目的在防止导体与绝缘体间之高电压应力之产生，而避免对整个电缆有所破坏。

二、漏泄电缆工作原理

泄漏同轴电缆（Leaky Coaxial Cable）通常又简称为泄漏电缆或漏泄电缆，其主要工作原理是电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部并传送到接收端（如图所示）。

按漏泄原理的不同，漏泄电缆分为三种基本类型：耦合型、辐射型和漏泄型。其中，漏泄型可以归属辐射型。

1. 耦合型漏缆

耦合型漏缆有许多不同的结构形式，例如，在外导体上开一长条形槽，或开一组间距远小于波长的小孔，或在漏缆两边开缝。

傅科发属导体保持一定的间隙，当磁铁与导体相对运动时产生电磁感应，导体内产生闭合的漩涡状感应电流（涡电流），由涡电流产生的磁场使主磁场发生畸变，磁力线发生偏转，产生与运动方向相反的切向分力，亦即是制动力，阻力的 方向可由弗莱明左手法则判定，同时涡电流在具有一定电阻的导体内部流动时将电磁能转化为热能而导致导体发热。由于导体内部的感抗对交流电的阻碍作用比表面更大，交流电通过导体时,各部分的电流密度不均匀,导体表面电流密度大（减少了截面积，增大了损耗）,这种属线或管绕制而成螺旋形的行波天线，通常采用同轴波导馈电，同轴线的内导体和螺旋线一端相接，外导体和金属接地板相连，如图3．1所示。

在放漏缆的过程中了解到漏缆在拉的过程中是不允许接触到地面的，需要人员在手里拿着或在肩。该液位计采用发射一反射一接收的工作模式，雷达信号即电磁波沿导波杆或缆传输，利用tdr(时域反射)原理，当雷达脉冲信号波碰到被测液体表面被反射，由液位计内部的超高速计时电路精确测出发射与反射波之间时间差0t，转换成距离，从而实现液面或料位的精确测量m。是铁路信号电缆（pty电缆）换代产品，它衰耗小、抗干扰能力强、宽频带、高速率传输，绝缘电阻为普通缆的2倍，电容耦合系数达到长途对称低频通信缆，能提高电缆的综合电气性能，满足铁路信号控制和信息传输兼容，数字模拟一体化等多项业务综合传输的要求，为今后的铁路信号做到“一缆多用”提供了新的传输通道。

外导体轧纹且纹上铣小孔的电缆，是典型的耦合型漏缆。一般用于室内分布覆盖。

优点：无抑制频带，具有全频性能

缺点：耦合损耗较大

2. 辐射型漏缆

辐射型漏缆外导体上，按一定规律连续开制不同形式的槽孔，槽孔有八字形、 斜一字形、横一字形等，而电磁波就是这些槽孔产生的。

外导体上的槽孔间距d与波长λr (或半波长)有关，其槽孔结构使信号在槽孔处符合相位迭加原理。惟有精确的槽孔结构，并对应特定的工作频率，信号在槽孔处才能同相迭加。此时，耦合损耗最低，但频带很窄。高于或低于特定频率，耦合损耗都会增加。

辐射型漏缆的工作频段可由以下不等式确定：

辐射型漏缆泄漏的电磁能量有方向性，相同的泄漏能量可在辐射方向上相对集中，并且不会随距离的增加而迅速减小。外导体上开着周期性变化的L 字槽、八字槽，是典型的辐射型漏缆。

为使 TEM 型电磁波在传输过程中向外辐射一部分能量,必须在漏泄电缆外导体上开制槽孔,以便切断流过电缆外导体上的部分电流,从而产生向外辐射的激励。

开槽情况可有一下三种：

与漏缆轴平行开槽

此槽为纵槽耦合型漏泄同轴电缆，槽孔不截断高频电流，不会形成裂缝电场，因此不会引起辐射效应。

与漏缆轴正交开槽

此槽称为垂直槽或横槽，槽孔截断了高频电流，会在槽孔处形成与电流方向相同的电场E，因此会引起辐射效应。

与漏缆轴成一定角度开槽

此槽为斜槽，槽孔部分截断了高频电流，会在槽孔处形成电场。

上图左边说明了同轴电缆外导体上的高频电流和三种开槽情况，右边说明了漏槽孔处形成的电场方向。漏缆槽孔辐射电场的方向即极化方向，垂直于漏缆槽孔的宽边。因此，当横槽式漏缆水平安装时，则槽孔辐射为水平极化。

3. 泄漏型漏缆

漏泄型漏缆外导体的开槽方式与辐射型类似，不同之处在于它的外导体由泄漏段和非泄漏段相间组成。

泄漏段相当于天线，只有一小部分能量转换为辐射能。非泄漏段相当于馈线，有着与普通同轴线相同的作用。合理选择泄漏段之间的距离(或非泄漏段的长度)，可以达到对不同频段泄漏辐射的满意效果。试验证明，对特定方式的开槽，10~50米的泄漏段间距，可以满足1000MHz 以下所有通信的需要。

三、传输损耗和耦合损耗

1. 传输损耗

漏缆的纵向传输损耗,即传输损耗或传输衰减,是描述漏缆内部所传输电磁能量损失程度的重要指标。

光接收机主要是用于光纤另一端的“数视宝”光发射机传输过来的光信号转换成为rf（射频）信号，一般长距离的传输射频信号的时候才会用到光发射机。8mhz系统的标准有eurodocsis 传输延时参数规定了cmts到cable modem的最大距离是160公里 下行信号cnr是最重要的参数 下行信号cnr（35db）值与调制方式无关 电平日变化参数也是一个重要的参数，docsis设备需要自动补偿这种变化。所谓对称式传输是指上/下行信号各占用一个普通频道8m带宽，上/下行信号可能采用不同的调制方法，但用相同传输速率(2～10mbit/s)的传输模式。

设漏缆的输入功率是Pin，输出功率是Pout，则漏缆传输损耗与漏缆长度有关,单位是 dB/100m，其计算公式为：

2. 耦合损耗

耦合损耗是描述漏泄电缆辐射量与可接收量的综合指标。

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2米) 处的半波长偶极天线所接收的信号之比(dB)。该损耗值是建立在天线距离漏缆为2米的前提下的,假定天线距离是6米而不是2米的话,所测得的耦合损耗会 增加约 5dB。

根据定义,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。这是因为,槽孔泄漏出来的射频能量,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。接收天线离漏缆愈近, 接收的射频能量愈多。

根据工程测定值,耦合损耗 L0 的计算公式为：

损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。2.1.2.1 光纤损耗及噪声 光纤损耗是指光信号在光纤中传输时幅度发生衰减的现象，光纤损耗使得光 [28]信号到达接收机时的能量变得很小 ，因此光纤的损耗在很大程度上决定了整个相干光传输系统能够传输的距离。耦合效率高，易于光纤耦合连接，也可用熔接技术与传输光纤熔接在一起，损耗可降至0.1db，熔接反射损耗也很小，不易自激。

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