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漏泄同轴电缆在无线通讯平台中的应用

电脑杂谈  发布时间:2019-09-02 17:01:54  来源:网络整理

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暨凳兽擞量/缆k蒸瞩萼蓑comomsl,。 "②篡光电线缆分会第次专家组会议翅影漏泄同轴电缆在无线通讯平台中的应用王革。焦作铁路电缆工厂摘要: 本文主要介绍在高铁无线通讯系统和高速铁路G S M - R 移动通信系统设计中如何合理选择漏泄同轴电缆,探讨漏泄同轴电缆的铺设环境、 技术要求、 漏缆接续及漏缆受强电磁干扰的隔离机制等有关方面的弊端。关键词: 漏泄同轴电缆; 耦合损耗; 传输衰减; 上行; 下行; 耦合机制; 辐射方式; 电磁干扰( E E I); 直流阻断器1、 前言当前国内城际高速铁路、 客运专线及城镇公交建设步入了一个快速演进时期, 上海、 北京、广州即将建成数条地铁线路, 深圳、 大连、 南京、 重庆、 武汉、 天津、 沈阳、 杭州等城市的高铁建设己经全面推进或在建。 京津客运专线的成功运行为其他高速铁路、 客运专线的迅速建设起到有力的助推作用, 石武、 合武、 石太、 郑西、 京沪、 甬台温等多条高架客专也在建设中。 高速铁路和城镇轨道交通的移动通信是确保行车安全、 提高物流效率和管控水平、 改善服务品质等的重要方式。 由于漏泄同轴电缆在特定使用场合里场强覆盖带有显著的优越性, 在隧道移动通信中受到了广泛的应用。

目前中国城市轨道交通无线通讯平台, 主要有专用无线通讯平台、 商用公共无线通讯平台并且/消防无线通讯等平台; 铁路无线通讯系统主要有4 50 M H z 无线列调系统和G S M . R 无线通信平台。从公交上上行区间隧道来预测, 为了确保正常的无线通信必须, 一般状况下, 每英里地铁需敷设8 k m 漏缆。 目前中国高铁使用的通信平台主要有: T E T R A 350 、 T E T R A 4 50 、 T E T R A 8 0 0 、G S M 9 0 0 、 C D M A S 0 0 、 D C S l8 0 0 、 P H S l9 0 0 以及W L A N 等, 铁路为G S M . R 9 0 0 通信平台。 对不同的通信平台应按照系统的详细技术规定, 经济、 合理地选择漏缆的规格: 下面从漏缆的选取、敷设、 接续和漏缆受强电磁干扰与防护机制几个方面阐述漏缆在不同系统中的应用。2、 漏缆的选取2. 1漏缆特性阻抗的选用通常取7 5Q 或50Q 两个标准阻抗进行设计。 如果考虑到获得最小的导线损耗, 特性阻抗的选取公式为:Z 一- 1l0£t总工程师. 17 —⑨o暨l兽赫答量茺赛热婆蓑如果考虑到获得最大的功耗容量. 特性阻抗的选取公式为:2: 30/√iH 前地铁和高速铁路G S M . R 尢线通信系统巾酱j蝴选用漏缆的特性m 抗为500( √7 7 ×30),土要注重了消耗和功率容量的要求。

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2. 2■缱蛹蔼辐射模式的采用潲缆按场强辐射方式大概可分为阿类: 表而波( 耦合)型漏缆和辐射型漏缆。农叫波( 耦台)型漏缆内。

但使用频带相对窄一些, 有谐振频率, 设计和使用过程中需要考量谐振频点的制约。 电缆铺设过程中槽孔的方向对场强影响较人. 设计和制造工艺相对复杂。 但对于小同的工作频段可以进行适度的场强优化。自d 射拦式国1i缆的蝠射机制方式暨i。 i嚣品答量突著窖强墨蓑≤l, 。 鳓图2藕台2漏缆的璃台损耗围圈3辐射型涡缆的辐台损耗田田4 辐射型漏蠛的存贮衰减囤一般而言, 潲缆存在耦台和辐射两种漏泄模式。 所旧耦台型和辐射型指的是漏泄主要咀耦台为主或以辐射为丰。 从以L 分析来看, 辐射型漏缆是高速铁路G sM + R 厦城f F 轨道交通领域无线通⑨o‰暨囊鲁勰量笑潞鏊蓑信系统的最佳选择。 随着漏缆技术的不断发展, 辐射机制漏泄电缆已具备宽频特性, 能够满足不同工作带宽的无线通讯平台, 目前已广泛应用于无线通讯平台的各个领域。2. 3单一耦合和不同耦合损耗漏缆的采用暗挖中漏泄电缆的配置通常有两种方法。 一是运用单一耦合损耗的配制方法( 仅依据区间长度的不同, 从尽量不设区间射频信号放大器的视角去选取不同规格的漏缆)。 此方法的特征是施工方便, 漏缆不分端别, 但场强分布不均匀, 整个隧道内场强分布会出现始端( 信号源端)信号与漏缆末端信号场强差值较大, 此误差是因为漏缆的存储损耗所产生的漏缆中射频信号栅极的逐步增加, 从而使泄漏的场强沿漏缆轴向逐渐变小, 此差值在理论上等于该漏缆的传输衰减。

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因此,这种漏缆对射频信号能量所产生的浪费是不可避免的。 另一种是运用渐变型耦合损耗漏缆( 也称分级补偿漏缆), 也就是说, 由于漏缆的存储损耗所产生的漏缆中射频信号栅极的逐步增加, 可以借助逐渐变小的耦合损耗加以分级补偿, 最终使隧道中沿漏缆轴向获得的场强非常均匀, 离散性小。 50%与9 5%的耦合损耗概率的阈值一般在3"- '5d B 范围内。 但此漏缆的设计、 研发及其制造过程相对复杂, 在实际中极少应用。 目前, 仅大高铁动车无线调度系统用漏缆采用三种不同耦合损耗( 8 5d B 、 7 5d B 及6 5d B )进行分段组合的方法。从理论上推导, 采用渐变型耦合损耗的漏缆比单一开槽方式的漏缆的传输距离长20 %左右。随着漏缆技术的不断发展, 渐变型耦合损耗漏缆必将受到广泛应用。2. 4隧道上上行区间的链路计算( 1)隧道区间漏缆下行( 基站至联通手机)链路计算应考量的动因基站设施输出功率、 分路器损耗、 P O I插损、 射频电缆和尾纤及卡箍损耗、 漏缆传输衰减、漏缆空间耦合损耗( 9 5%)、 漏缆空间耦合修正值、 车体损耗、 人体损耗( 腰部)等原因。( 2)隧道区间漏缆上行( 移动手机至基站)链路计算应考量的动因移动手机输出功率、 人体消耗( 腰部)、 车体损耗、 漏缆空间耦合损耗( 9 5%)、 漏缆空间耦合修正值、 漏缆传输衰减、 射频电缆和尾纤及卡箍损耗、 P O I插损、 分路器损耗等原因。

3、 漏缆的铺设技术要求( 1)安装漏缆时, 应采用非金属阻燃材料支架。 从理论和实际检测结果评述, 周期性的金属支架会在必定程度上制约漏缆的电压驻波比指标。( 2)漏缆应加装在距隧道壁lO cm 以上的距离, 以减轻对耦合损耗的妨碍。( 3)漏缆护套表面的盐份、 金属微粒、 水份及污垢就会减少漏缆的存储损耗, 对电压驻波比及串扰损耗也会导致影响。( 4 )安装辐射型漏缆时, 由于场强的泄漏有方向性, 建议漏缆外导线上的槽孔方向应朝向移动台, 以防止辐射场强大的波动。( 5)以不同的速率安装漏缆夹具。 对于城市轨道交通用漏缆列车速度在80k m /h , 一般采用. 20 .暨囊鲁黥量笑溉萼蓑oo⑧型光电线缆分会第八次专家组大会~渺炒低速尼龙夹具, lm 安装一个普通塑料夹具, lO m 安装一个防火塑料夹具。 对于高速铁路G S M - R 移动通信系统,由于高铁速度在250 ~350 1m /h漏泄同轴电缆规格, 隧道内漏缆夹具受到较大冲击荷载和活塞效应, 普通的低速夹具能够满足, 因此需要采取高速铁路专用的高强度夹具, 安装并且为1m 一个高速夹具,lO m 一个高速防火夹具。( 6 )隧道外漏缆一般选用自承式漏缆和非自承式漏缆吊挂方式, 目前以非自承式漏缆为主,采用的承力钢缆~般为7 根直径为2. 6咖的钢丝, 高速铁路一般采用8 ~12m 的钢索。

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4 、 漏缆的接续工艺科技因为管道生产宽度和铺设厚度的不一致, 因此在施工现场需要对管道进行接续, 接续分以上四种类别:4 . 1表面波( 耦合)型漏缆的接续目前地铁用表面波( 耦合)型漏缆主要是外导线轧纹铣槽漏泄同轴电缆, 由于该漏缆连续铣槽, 无周期性节距, 无谐振频率的特征, 安装接头时无需考虑打孔对接续的制约。4 . 2单一开槽辐射型漏缆的常规接续从漏缆辐射电波的机理可知, 在单一开槽辐射型漏缆外导线上周期性地槽孔, 可以看成小的行波天线, 因此该漏缆辐射的电波也可以看成这些行波天线辐射电波的向量叠加。 当漏缆接续时,如果槽孔的周期性被时常破坏, 则内部电磁场由于相位不一致而导致电磁场的跌落。单一开槽辐射型漏缆的常规接续通常采取固定连接器的方式, 即把要接续的两段漏缆的内、外导线进行可靠的联接, 并使槽孔的节距保持不变, 因而促使场强无跌落。4 . 3单一开槽辐射型漏缆的软电线( 调相电缆)连接根据漏缆辐射电波的机理, 为了使其辐射的电磁场相位一致, 两导线相邻槽孔的相位差的绝佳值为:妒印尸m a+ 2aL X ( 1忙l/P )式中m 为正整数( 相邻槽孔平行选择奇数, 反之为奇数), L 为相邻漏缆第一个槽孔中心距离,( 1)^。

为漏缆内工作速率对应的波长, P 为漏缆外导线上钻孔孔的节距。为了使两漏缆相邻槽孔间达到最佳相位差, 需要用软电缆( 调相电缆)进行的稳定性。 根据单一开槽辐射型漏缆接续的分析, 可以得出渐变型辐射漏缆接续时的调相电缆的间距;L x = 2s( m /2- 1/p )+ A s他X 【( k L - ( 11+ 12)】( 4 )校正系数七是速率和天线与管道间的距离函数。

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需要借助对漏缆的实测而启用。5、 漏缆系统的强电磁干扰安全隔离机制我国的电气化铁路采用移相单相交流电, 供电回路采用接触网一道岔( 回流线)方式。 接触网供电回路在其周边空间形成的电场和磁场, 对附近的通信、 信号线路就会造成电磁影响。 铁路移动通信系统中, 为解决长大隧道内的场强覆盖问题, 一般采取在高架内铺设漏缆并且加装隧道中继器的方式。 漏缆沿大桥内壁铺设, 与接触网基本垂直, 漏缆到接触网输电缆的平行距离仅为0. 6- - 一1. 5m , 因此电气化铁道的牵引电流将会在漏缆的内导线上形成感应纵电动势。 按照相关标准要求, 接触网正常工作时, 在所有通信导线中形成的感应纵电动势, 不得超过6 0 V , 否则必将制约通信设施的正常工作, 甚至出现危险。 尤其在列车刹车和发生漏油时造成的感生电动势会达到允许值, 为了消减电气化铁路感应电动势的危害, 在漏缆上降低直流阻断器D CB L O C K , 一般在漏缆的端部连接器上降低一个, 每50 0 m 漏缆中间增加一个D cB L 0 cK 。另外, 在联接漏缆的射频电缆上减小接地卡, 一般规定接地电阻不小于4Q 。6 、 结束语漏泄同轴电缆作为一种缝隙天线在狭小空间场强覆盖的重要方式,随着通信平台科技的演进漏泄同轴电缆规格,人们对无障碍高品质信息交流的意愿日渐减少, 其应用会越来越广泛。

针对不同业务和使用场合,选择适合的漏泄同轴电缆和组网模式, 以期最有效地发挥漏泄同轴电缆兼具传输线和天线这一绝佳功能。 而不断研发生产高品质的系列漏泄同轴电缆及其配套附件, 则是摆在我们电缆生产厂商面前的一项重要课题。◆考文■:【l】 tetsu zosa k o , sh o h eim isa w a ,“I. ea k yc o a x ia l ca ble”[ 2】 K en n ethk . m ei, Ju n H o n g W a n g ” T h eo rya n da n a ly sis o f le a k yco a x ia l ca ble w ithp e r io d icslo ts”【3】 王新稳, 李萍. ‘微波技术与天线》. 22.


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