泄漏同轴电缆耦合损耗的影响因素

哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001 摘要本文通过泄漏同轴电缆外导体开缝处电场的柱面 傅里叶变换求出了标准半波长偶极天线接收的开缝辐射场然后得到了天线的接收功 率由天线接收功率和电线传输电压的对数比得出了泄漏同轴电缆的耦合损耗并进一 步讨论了耦合损耗的几个影响原因为设计不同耦合损耗的泄漏同轴电缆提供了理论 依据耦合型漏泄同轴电缆。 关键词泄漏同轴电缆耦合损耗柱面傅里叶变换 couplingloss leakycoaxial cable ZHANG Xin ZHOU Yan YANG Xiao-dong GUO Li-li School CommunicationEngineering Harbin Engineering University Harbin 150001 China Abstract: radiatedfield which standardhalf-wavelength antenna receives from outerconductor LeakyCoaxial Cable LCX cylinderFourier transformation electricfield receivingpower couplingloss logarithmicratio receivingpower transmittingpower cable.Mover several factors couplingloss theoreticalbasis devisingLCX differentcoupling losses provided.Keywords: Leaky Coaxial Cable coupling loss cylinder Fourier transformation 介绍泄漏同轴电缆简称漏缆是一种利用同轴电缆外导体上的开缝向外辐射粒子 形尴咄ㄐ诺牡疾ㄗ爸么由鲜兰?时代以来它首先应用于矿山、公路等封闭空间的无线通信1后来随着移动通信的勃勃发展又应用在车站、高速铁路沿 线和楼房建筑内的移动通信2321世纪还将应用于无人驾驶的科技高速公路上4将来 漏缆在无线通信中的使用将越来越广泛。

泄漏同轴电缆的设计指标有频带、耦合损 耗、辐射角度等而耦合损耗是漏缆区别于其它射频电缆的惟一指标它决定了脑波的 覆盖范围还是是漏缆设计的关键指标之一。在以后的研究中早已讨论过漏缆的宽带 问题5本文将由开缝处的电荷分布的柱面傅里叶变换得出了天线接收的辐射场以及 接收功率并借助接收功率和电线传输电压的对数比得出了耦合损耗最后讨论耦合损 耗的几个影响原因为漏缆耦合损耗指标的设计提供了理论依据。 首先考虑与轴向垂直的外导体单个缝隙的现象如图1所示。在外导体表面上的单个垂直裂缝内的场分布可由下式表示6 coscos100bkbkwVzEz 漏缆外导体开缝坐标图 上式中/ln2/00abbkjVVrwz0ab分别为同轴电缆的内外导体直径0V为激 励电压k0为自由空间的波数w为缝隙宽度由于w很小可以表示zE沿z向是不变的。 zE的解释器可以求得其柱面傅里叶变换为zjjnzzeezEdzdnE2120wzjjndzedekbkbwV0coscos121 当0w时其结果为 cos/1/sin/22mnmnnVEz sincoscossin.nmnnmm 其中bkm0外导体上开缝的远区辐射场如图2所示当r很大时可由下式表示7 cossin010kfjerejEnnnjnjkr 其中2202220000kbHknEjfnzn 22022/32200kbHkbnEngnzn 2nH和2nH分别为n阶第二类汉克尔函数及其导数。

缝隙远区辐射场由4可知在平面内E为。图3为2/平面内E的方向图从图中可 看出正对着漏缆的0处场最强所以在测量耦合损耗时偶极天线应正对着漏缆。 耦合损耗的测量上面判断了单个缝隙的辐射场而漏缆外导体 上周期性地分布着太多空隙周期为P如图4所示。在远场区自z0处计算的第t个缝隙的 辐射场表达式如下 ntnzntPjkrjktbkHnEjdeeErtsin.02100 漏缆上式中 附加了电线内电磁波的相移因 子tPjkre图4中HE与r相互垂 直而且有/ttEH1200为 由空间的波阻抗而某点的场由所有空隙的辐射场叠加得到 MMttPjkrjkdeeHrt0001 ntnznbkHnEjsin.021 设测量的漏缆长度为2L漏缆周期为PML/P则t取值为-M -M1?M。偶极天线的接收功率可由到达天线的坡印廷矢量与标 准半波长偶极天线的有效面积的取值得到标准半偶极天线的有效面积为213.0λ8则 天线接收功率为 02221.13.0HλPrt022065.0Hλ7 漏缆的传输电压为9 0202ZVPt 文中取VVZ15000。漏缆的耦合损耗可由下式计算20log10/log101010rtrcPPPL9 常在检测耦合损耗时都是将天线放在正对电线的1.5m或2m处然后沿轴向测量各点的值。

因为有50的检测点的值小于某一值则该值记为95cL如果有95的检测点的值小 于某一值则该值记为95cL通常取95cL为漏缆的耦合损耗值。 下面讨论垂直裂缝的开缝角度、裂缝周期P、频率f等原因对漏缆耦合损耗的影响。本文将各取值设为 mdmLmmbmmar2405.2166首先讨论在2.1900PMHzf时耦合损耗 随缝隙角度的改变现象耦合型漏泄同轴电缆。 线分别对应906030的现象从上图可以看出耦合损耗沿导线轴向呈周期性变化不仅缝隙角度越大耦合损耗越小。 图6为090900MHzf时耦合损耗随缝隙周期的改变示意 图。从图中可以看出缝隙周期越小耦合损耗越小所以周期性越显著。 耦合损耗与裂缝周期的关系图7为mP2.1900时耦合损耗随频率的改变 。由图7可知频率越高耦合损耗越小所以各周期内耦合损耗的变动较小这应该 漏缆通常使用在高频段的主要因素。 aMHzf900 耦合损耗与频率的关系 若空隙与轴向不垂直时则借助2计算缝隙场的柱面傅里叶变换时应变为sin为 缝隙与轴向所成的视角重复上述过程得到相似观点。 结论本文利用漏缆外导体 上空隙内的场分布的柱面傅里叶变换得到了远区辐射场和天线的接收功率进一步求 得了耦合损耗最后讨论了影响耦合损耗的几个因素为设计泄漏同轴电缆的耦合损耗 提供了理论依据。

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