倾斜式漏缝电缆的频带扩展研究

倾斜式缝隙泄漏电缆的频带扩展研究龙源期刊网: 王春明王阳王军来源: 《电子世界》 2013年15月号摘要由于泄漏同轴电缆特别是在现场覆盖领域的使用场合具有明显的优势在通讯领域得到了广泛的应用. 随着泄漏技术的不断发展，泄漏同轴电缆在人们的应用已逐渐向宽频带发展. 因此，提出了一种用于扩展泄漏电缆的频带的方法. 这主要基于泄漏同轴电缆的辐射模型理论. 通过一系列计算，分析了泄漏电缆的单模辐射条件. 在此基础上，提出了一种利用倾斜槽扩展泄漏电缆频带的方法. 设计用于超宽带通信的泄漏同轴电缆具有重要意义. [关键词]泄漏同轴电缆；辐射模式空间谐波；单模辐射频带扩展1.简介泄漏同轴电缆是在移动通信系统中用来代替天线以提高特定区域中电磁场强度的指南. 波形结构. 它可以用于一般通信天线难以工作的区域，尤其是在离散天线无法提供足够的场强覆盖范围的移动通信系统中，例如隧道，矿山，地下建筑物，购物中心或其他电磁波难以传播的区域. 达到，并可以广泛用于微波通讯，航空航天，造船等领域. 随着人们对封闭空间通信质量的要求不断提高，泄漏同轴电缆的应用范围将进一步扩大. 进入1990年代后，泄漏同轴电缆的应用已朝着更高的宽带频率发展[1]，因此泄漏同轴电缆频带的扩展已成为未来研究的主要方向.

2. 泄漏同轴电缆概述泄漏同轴电缆通常被称为泄漏电缆或泄漏电缆，其结构与普通同轴电缆基本相同，但是它基于特定的电磁理论，周期性地布置了一系列开槽开口根据一定的规则或非周期性地在同轴电缆的外导体表面上. 每个开槽的开口等效于电磁波辐射源. 用均匀且稳定的电磁场辐射波[2]. 可以知道，它主要由三部分组成: 内部导体漏泄同轴电缆，绝缘介质和具有周期性槽的外部导体. 泄漏同轴电缆兼具传输线和辐射天线的特性，因此不仅可以沿其轴向传输电信号，还可以沿其径向辐射电磁波. 工作原理是: 横向电磁波通过同轴电缆从电缆的传输端传输到电缆的另一端. 当电缆的外导体完全闭合时，电缆传输的信号与外界完全屏蔽，电缆外部没有电磁场，或者无法测量电磁辐射. 同样，外部电磁场也不会影响电缆中的信号. 然而，通过同轴电缆的外部导体中的槽，电缆中传输的一部分电磁能被发送到外部环境. 同样，外部能量也可以进入电缆. 外导体中的槽在电缆内部的电磁场与外波之间建立耦合. 3.辐射模式理论3.1辐射泄漏电缆的辐射模式龙源期刊网泄漏同轴电缆根据其与外界空间的能量耦合可分为两种，其几何结构也不同.

这里我们主要研究辐射泄漏电缆的辐射方向图. 径向泄漏同轴电缆是指的电场强度，则可以表示为: 其中: 是电缆导体中导波的纵向传播常数，是导波的衰减系数，是介质在介质中的相对介电常数在公式中，它是一个函数，它与径向传播常数以及径向和圆周参数有关，而忽略了纵向衰减的影响. 它是开槽后的总周期性函数. 从弗洛奎特定理可以知道，在无限长的周期性结构中，每个循环对应点处的场仅相差一个常数系数. 因此，公式（1）必须是具有周期性的周期函数，并将其扩展为傅立叶. 叶序列为: 其中: （3）显示在周期性开槽的同轴电缆周围存在无限多的空间谐波分量，它们相似导波结构中的传播模式，因此称为模式. 3.2产生单模辐射的条件电磁波的径向传播常数和纵向传播常数满足以下关系: 其中c是电磁波在自由空间中的传播速度.

只有在产生辐射波时，才能从等式（7）获得空间谐波的模式图，如图2所示. 那时，它开始进入-1阶模式辐射区域，此时，-1阶空间谐波向（，）中只有-1谐波辐射，因此该频率范围内的辐射称为单模辐射. 如图（2）所示，此时的单模辐射带在2到2之间，带宽在2到2之间. 因为高阶模辐射的高次谐波会相互干扰，所以电磁场强度会发生很大的波动. 如果能够抑制高阶模辐射区域的高阶谐波，则单模辐射频带将增大Big. 4.倾斜缝隙泄漏电缆的频带扩展方法对于倾斜缝隙泄漏电缆，接收天线主要接收其辐射的垂直极化分量. 在这里，我们仅考虑电磁场的垂直分量[5]. 从上述单模辐射的产生条件可以知道，当频率超过单模辐射所在的频率范围时，会出现高谐波辐射. 高谐波辐射会干扰-1次谐波的辐射场并引起泄漏. 沿电缆的波衰减很严重[6]. 因此，为了扩展单模辐射的带宽，必须抑制在第-1空间谐波辐射带宽内的高次谐波. 抑制顺序越多，带宽越宽.

可以通过在电缆的外导体上打开一系列新的凹槽，然后调节旧凹槽与新凹槽之间的位置来抑制相应的高次谐波来实现对高次谐波的抑制[7]. 下面以漏缝的开槽电缆为例，研究扩展频带的具体方法. 首先，在原始插槽附近添加一个新插槽，并使新插槽的倾斜度和z轴与原始插槽相反. 如图3所示. 此时，它的Z方向周期函数为: 从等式（8），可以看出，当m = -2，-4，-6 ...时，偶数阶模为全部为0，即消除了偶次谐波. 然后从图（2）中可以看出，如果也可以抑制三次谐波，则单模辐射频带将变为（在虚线框中抑制更高次谐波之后）漏泄同轴电缆，带宽将变为扩展到4. 下面将专门介绍抑制-3rd谐波以实现它.

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