漏泄同轴电缆的结构与性能综述(2)

信号在其中无法传播或传播距离有限，很难超过规定[17]。因此为了解决电波在煤矿、隧道、地下商场等闭域中的传播问题，采用架设漏泄同轴电缆是一个比较有效的方式。当漏泄同轴电缆沿煤层、隧道、地下商场等修建后，由漏泄同轴电缆泄露出来的电磁波充满整个空间，达到了提高信号覆盖的功用。在这方面应用的事例太多，国外非常典型的如英吉利海峡海底隧道中铺设了250公里的辐射型漏泄同轴电缆。我国长期的煤矿、铁路沿线、地下商场铺设了漏泄同轴电缆，并且有更多类似的场所必须埋设漏泄同轴电缆。2．在地板半闭域空间中联通通讯的应用随着无线通信科技的发展，通讯水平的提升，人们针对通信信号的要求也愈发越高；各种新型通信业务的日渐增大，在高楼、大厦等大的建筑物内，结构复杂多变，无线信号能够覆盖每一个角落；在船舶、炼钢厂和屏蔽很好的核电场内部，无线信号也无法开启，而这种区域也相同需要无线信号的覆盖。这些区域的空间限制，电磁波在传播时会造成多径效应，并会被混凝土、钢铁等隔断、反射和吸收，因此想要在这种区域只用分离式天线就超过足够的无线信号覆盖，通常是很困难的，必须通过架设漏缆构建覆盖完备的联通通信网络。

同样在展会大厅、大会会场等地点埋设漏泄同轴电缆后，可以保证移动通信质量，并且漏缆的铺设工艺相对便利灵活，实用性高[18]与此同时铁路正在大力度提速，需要将沿途的信息迅速、准确、快捷地释放到列车司机、控制中心等，这就必须借助漏泄同轴电缆通讯平台来推动，以漏泄同轴电缆组成的无线列车调度平台是提升物流效率和安全行车的重要保证。另可以被控制在相对有限的范围内，可借助漏缆的这一特点对一些区域进行电磁波的覆盖或监控保护，如珍贵自然资源保护区、军事要塞、博物馆等，同时也在一定程度上增加了电磁污染[19]。例如今天有一种新型漏泄同轴电缆入侵侦测器，是一种室界侵入探测仪器。它的特征是：可全天候工作，不受气候影响，安装隐蔽，可按周界形状轮廓敷设，对防止区内的绿化植物不需清除，对距泄漏电缆下方0.5米在应对区内的里边活动目标亦有探测功能。

它主要适用于银行、金库、高级别墅、监狱、仓库、博物馆、电站（比如核电站）、军事目标等重要建筑。亦可用于在野内构建电磁场，其中一个别能量被安装在附近的接收用的漏泄同轴电缆接收，形成收发能量直接耦合[20]。当入侵者处于两根管道产生的感应区内时，这部分电磁能量受到扰动，引起接收讯号的变化，这个变化的信号经放大处理后被诊断出来，并实现报警指示灯点燃，同时使继电器触点打开[21]。采用漏泄同轴电缆作为传感器的导波雷达是避免罪犯的有效方法，可构成安全靠谱的防火防入侵的报警系统。当漏泄电缆沿线出现入侵者，就会改变电场分布，经辨认判断，然后做出报警。从漏缆在不同场合的广泛应用，可以看到漏缆具有着比普通天线更好的通信性能。但实际上漏缆的应用远不止这么，关于漏缆的应用研发在几十年来未曾停止，类似于室内定位[22]一类的新科技也在不断的开发与投入应用，伴随着技术的演进，漏缆将愈发越广泛的融入我们的生活中。

1.3.2应用案例1．在煤矿中应用近年来，世界众多国家煤矿重大事件屡有出现，使人民的生命和财产引起了很大代价。这些事件出现的诱因除了煤矿制造设施老化和人为地遵守安全制造条例和平台的可靠性。在通信距离较短的巷道内，可按照通信距离、系统允许的最大衰耗值、井下通信环境来选择应用的漏泄电缆。

在通信距离较长时，井下漏泄通信系统应采用串扰损耗值依次增大的漏泄电缆以提高信号的存储距离和提高移动台接收电平的稳定性，提高平台的靠谱性。图1-1煤矿井下漏泄通信系统2．建筑物内无线通信中的应用中国现在建筑物内的电磁场覆盖主要采取天线的方法（无源天线、分布式天线、BDA系统等），但天线用于建筑物内的无线通信主要受四个方面的阻碍：与今天基站的距离；建筑物内的客户与今天基站的方位；网络使用的频带；建筑物材料的类别和密度。信号在天线和终端设施之间存储时，由于反射、衍射和被障碍物吸附等因素而造成衰减[24]。通常天线附近的建筑物内无线通信不会有问题，但随着与天线距离的减少，信号快速变弱。自由空间中，无线信号每隔1km衰减6dB。可见，随着与基站天线距离的降低，建筑物内无线通信的质量急剧上升。另巨大程度上取决于墙壁的屏蔽特性，墙壁的材料（木质、砖瓦、石头、混凝土、钢铁、玻璃等）不同，穿透墙壁的电磁波量也不同。

在理想状况下，模拟的无线信号最多没法穿透五层钢铁或混凝土的楼层。即便是数字信号，若不使用中继器的话，也没法穿透六层钢铁或混凝土的楼层。当然，增加天线、中继器哈尔滨师范学院学论文和放大器的个数，也可以提供好的覆盖率，但费用增加了，并且加装难度减小。所以此时就可以呈现出应用漏泄同轴电缆的缺点。漏泄同轴电缆相当于一个长的低增益天线，也是一种用于建筑物内无线通信的方式。漏泄同轴电缆布放合理，能够提供比天线格的覆盖，从而提高了平台成本。漏泄同轴电缆辐射的低功耗信号，对周边使用同频率的设施干扰非常小，从而可以充分实现频率复用。漏泄同轴电缆可用的速率范围很宽，特别适用于天线无能为力的高层建筑，并且可以提供多种服务，如：蜂窝系统、个人通讯网路、个人通信业务、广播电视或者数据通讯等。对于紧急通信平台只是一种可行的方式。在大的空旷区域，用天线是非常实际的；在相对拥挤的区域或建筑物内，漏泄同轴电缆则是最佳选用。应用漏泄电缆实现建筑物内无线通信的详细设计如图1-2所示[25]图1-2应用漏泄电缆实现建筑物内无线通信的设计3．铁路传输平台中的应用在铁路无线列调通信平台的项目设计中，为解决山区、特别是隧道内弱场区通信难题，我们采取了修改漏泄同轴电机传输平台的通信手段。

经几年的使用证明是缓解隧道内弱场区通信的有效举措之一，它的主要特点如下[26]首先选用了漏泄同轴电缆的存储系统可以做到漏泄同轴电缆传输与空间波传播混合采用，由于现在漏缆和中继器的价位较贵，因此铁路漏泄同轴电机传输系统均配备了漏缆传输与空间波传播相结合的构成形式。这样哈尔滨师范学院学论文既解决了弱场区通信难题，也可以节约项目成本。其次此平台场强分布均匀、受环境制约小，漏泄同轴电缆传输系统存储电平稳定，在弱场区应用其场强变化小，分布非常均匀。受路况、隧道、弯道等地貌条件和雨、雪、温度差异等条件制约极小，确保了公路开车指挥通信的稳固可靠。与此同时漏缆还具备对周边环境电磁干扰小的缺点漏泄同轴电缆规格，由于漏缆的辐射方向、强度容易控制，因此可以按照需要进行调整，这样虽然可以解决空间波传播中常见的越区干扰问题，而且可大大提高对周边地区的电磁干扰。并且现在铁路使用的漏缆均为自承式构架，利用其自身的悬挂线和配套的加装紧固件即可调试，施工简洁易行。为方便日常维护，在LCX传输平台中配有手动检测设施，通过有线或无线模式可对中继器等设施进行多项性能指标的实时检测和故障告警。中继器的放大器和电源等个别均为主备双套并具备故障自动转化功能。

4．导波雷达上的应用导波雷达系统最早出现于和美国，现已研发出第二代平台。系统由漏泄同轴电缆传感器、收发信机部件、控制模块、终端设施、打印机和接口装置构成[27]。系统最多可串联16个收发信机部件，每个模块可借助其两侧铺设的漏泄同轴电缆传感器，监视长达300米的区段。它运用了脉冲-多卜勒雷达原理，但与普通的雷达不同，其脉冲电波不是在自由空间内传播，而是借助漏泄同轴电缆来导引。甚高频发射机向一根漏泄同轴电缆输入脉冲讯号，该信号沿着管道线路传输，并因为管道的漏泄作用在其周边空间形成信号的电磁场分布。当管道沿线某处发生入侵者，即会导致脉冲讯号的反射，而反射信号再由另一根漏泄同轴电缆传回到接收机，经过微处理机处置后即可驱动报警装置报警，根据反射信号与入射信号之间的时间推迟，还可在显示器上显示入侵者的位采取漏泄同轴电缆作为传感器的这些新型警戒系统有如下明显的缺点。首先因为漏泄同轴电缆可以任意敷设在被保护区域的周界上，其保护区域的颜色可以是不规则的，因此使平台设计灵活便捷，可提供全范围的警戒，不存在微波、光学报警平台所具备的死点或视野限制。其次电缆可埋地敷设或隐蔽在墙上、天花板或地面内，因此加装隐蔽性极好。

同时系统性能受环境的制约小，可以全天候工作，抗干扰性能好，工作可靠性高，虚报、漏报警的几率低。由于平台工作在甚低频频段，在此频段内人体目标对雷达信号有最佳响应，从而可以防止对小昆虫、小鸟等等目标的虚报警。最后漏泄同轴电缆的辐射场局限于电继器周边的一个较小范围内，从而可以排除保护区域之外的虚报警，而且也不会对环境造成较大的电磁干扰污染。由于漏泄同轴电缆所构成的报警平台具备明显的特点，从而使其取得了广泛的应用。哈尔滨师范学院学论文1.4本文的主要内容本文从漏泄同轴电缆的结构和性能入手，分3章进行了详细总结。第一章对漏泄同轴电缆的主要特征、产品特点、发展经历及其在各个领域的应用进行了详细描述。其中针对漏缆的演进经历与漏缆在各个领域的应用案例进行了的小结。第二章对漏泄同轴电缆的辐射机理、基本参数、结构、分类等重要基本理论进行了小结。并将漏缆分为耦合型与辐射型分别进行探讨。第三章对漏泄同轴电缆的制造工艺及连接技术进行了详细介绍。并且简洁地总结了漏缆在应用中的一些注意事项。哈尔滨师范学院学论文漏泄同轴电缆的基本理论2.1漏泄同轴电缆的结构2.1.1漏泄同轴电缆的基本2-1漏泄同轴电缆基本结构漏泄同轴电缆的基本结构模型[28]如图2-1所示。

漏泄同轴电缆的外观和普通射频同轴电缆相似，而其外部结构主要有两个特征：首先内部只有一根芯线，其次外导体表面存在周期或非周期分布的开槽口。从后面的漏泄电缆的物理结构中可以看出，漏泄电缆的构成包含五个别：第一部分为中心内导体；第二部分为包着中心导体的绝缘介质；第三个别为包着介质的外导体；第三个别为缝隙；第五个别为护套。漏泄同轴电缆的内导线是主要的导热器件，由于内导线位于外导体内部，其长度要比外导体小得多，因此漏泄同轴电缆的总衰减主要由内导线的电压所造成。对于漏泄同轴电缆，通常规定其内导体有很好的电气特性、一定的机械效率或者柔软性，所以内导体多为铜管、皱纹铜管或镀锌铝线。绝缘层是信号存储的介质，要求其材料和结构选取得确保漏泄同轴电缆有尽或许低的衰减，而且还需要具备足够的机械效率以维持内、外导体处于同轴位置。它与管道内电波的声速和管道的介质消耗有关，并直接决定漏泄同轴电缆的电器特点。绝缘应完整、连续，表面粗糙、圆整、均匀、无缺陷。绝缘介质的构成有下列种：第一种为三层绝缘结构，分别为内导线粘结层、闭孔结构泡沫聚乙烯、聚乙烯外皮；第二种为双层绝缘哈尔滨师范学院学论文结构，分别为内导线粘结层、闭孔结构泡沫聚乙烯；第三种单层绝缘结构，当管道运用螺旋形内导线时，绝缘允许为一层闭孔结构泡沫聚乙烯。

外导体和内导体一样，也是起导电作用的结构器件。但外导体长度要比内导体大得多，因此对于外导体材料的涂覆率规定不如内导体那么高，例如可选用铝来替代铜作外导体，而针对管道的总衰减影响不大。护套的作用是保护电缆，使其不受机械磨损或者摩擦、潮气、腐蚀、高低温环境等原因的制约。护套的材料需要按照漏泄同轴电缆的使用环境条件来选取，通常为黑色高密度聚乙烯，灰色无卤阻燃热缩性金属或黑色阻燃防火热缩性金属，材料的选用直接决定了低烟、阻燃、防紫外线、防腐、最低安装温度等特点。同样，可以在外导线上或在阻燃介质和外导线层之间加一层绝缘带，已超过想要的效果[29]。例如：可以在外导体层与护套之间添加一层云母带以超过阻燃的效果，或者在内外护套之间添加玻纤带以超过同样效果[30]2.1.2外导线的钻孔方式漏泄同轴电缆中的射频能量可以借助周期性或非周期性开槽或者编织罩与外界环境进行耦合或辐射的。由于开槽方式千变万化，所以漏泄同轴电缆的特点这些，以以下举了一些在国内一般使用的种开槽方式，它们分别为八字槽型（日本）；椭圆孔形式（美国）；纵槽形式（德国）；开口皱纹带式（英国）；稀编织方式（英国）。

八字槽式加工生产容易；椭圆孔式加工工艺要相对麻烦；纵槽式衰减损耗大。我国漏泄电缆主要是以八字槽为主[11]。接下去选择几种被广泛应用的开槽进行简洁介绍：1．编织型编织型漏泄电缆[31]的典型结构如图2-2所示，与通常电缆屏蔽不同的是其编织外导体编织稀疏，呈网格状，电磁信号可以较好地耦合或漏泄。这种漏泄电缆的生产工艺简单，柔顺性好，其信号传输速率为30～160MHz，一般用于煤矿、隧道环境的地下移动通信。图2-2疏编织泄漏电缆结构及展开的编织层（其中θ为编织角）哈尔滨师范学院学论文编织型同轴电缆的编织层（即外导线）由塑料线编织而成。编织作业在带有偶数线盘的编织机上进行，其中半数线盘以一个方向绕芯线翻转，另一半线盘绕相反方向转动。这种编织层不也许是百分之百被覆盖，两个相反方向的编织会产生许多圆形小孔。当编织覆盖率达不到80%以下时（通常的编织密度只有40%至50%），会有电磁波泄漏到自由空间中[32]2．螺旋外导体型螺旋漏泄同轴电缆的结构如图2-3所示[33]，螺旋漏泄同轴电缆是将有限数目的塑料线圈螺旋缠绕在同轴绝缘层内壁而构成外导线，这种漏泄电缆因其频域宽、工艺简单而取得了广泛应用，在美国的煤矿内通信平台及中国的高速铁路边通信平台中均有采取，近年我国也开始引进和使用。图2-3螺旋漏泄同轴电缆的构架八字槽的基本构造如图2-4所示，八字槽是经由日本开

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