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漏泄同轴电缆选用探讨
 
慧聪网   2006年2月9日9时17分   信息来源:中国电线电缆网    

  1.引言

  漏泄同轴电缆可以实现任何地方的无线通信,甚至在有电磁波干扰或没有电磁波的地方都可以,例如:隧道、矿山、地铁、建筑大楼和大型、复杂的象展览馆或机场那样的场所。 因为漏泄同轴电缆能保证信号覆盖的不间断性。

  2.选用漏泄同轴电缆的依据

  选择适当的漏泄同轴电缆要看其应用的需要,选择最合适的漏泄同轴电缆类型和规格由系统的设计和所有相关参数如使用频率、传输距离等决定。

  选择漏泄同轴电缆有两个重要指标:传输衰减和耦合损耗。漏泄同轴电缆的系统损耗就是指传输衰减和耦合损耗的总和。传输衰减,也叫介入损耗,主要指传输线路的线性损耗,随频率而变化,以分贝/100米表示。耦合损耗是指通过开槽外导体从电缆散发出的电磁波在漏泄同轴电缆和移动接收机之间的路径损耗或信号衰减。因此系统损耗可以说是整个漏泄同轴电缆的损耗。因此在实际应用中,只要传输衰减能满足操作容限或链路容量的要求,就没必要选择那些传输衰减最低的漏泄同轴电缆,但对耦合损耗的要求会更严格一点。

  在设计时要计算链路容量就得把所有发射器和接收机之间的增益和损耗加在一起,它还必须括任何其他因素引起的损耗。如果计算结果为正值,那就表示有足够的容限允许环境发生变化,而系统仍可正常运行。

  对漏泄同轴电缆而言,耦合损耗设计一般在55~85分贝之间。在狭长系统如隧道或地铁内,因为隧道或地铁本身能帮助提高漏泄同轴电缆的耦合性能,因此耦合损耗设计一般为75~85分贝,在这种条件下,把传输衰减减到最小非常重要。在建筑楼宇内,漏泄同轴电缆耦合损耗设计一般在55~65分贝之间,因为楼内漏泄同轴电缆单向长度在50~100米之间,因此传输衰减就不那么重要了,更重要的指标是漏泄同轴电缆能尽量多地发射信号,并穿透周围地区。

  一个准备扩展的系统,可以选择传输衰减较小的漏泄同轴电缆。比如在办公楼内有一根顺电梯上行的漏泄同轴电缆,几个楼面共用一个接头,在这种情况下,若选择传输衰减低的漏泄同轴电缆,今后就可以提供更高频率上的服务或扩大服务覆盖区。

  在特定区域内增加线路可以扩大覆盖面。在较高频率上增加服务则会产生较高的损耗,所以选择漏泄同轴电缆时应考虑在各种频率上均能降低损耗的漏泄同轴电缆。有些宽带漏泄同轴电缆覆盖了几乎所有主要的频率,从900MHz上的蜂窝系统到1900MHz上的PCS服务,包括用于应急服务的超高频系统。这些系统可以通过组合器或者交叉波段耦合器把信号组合到一根漏泄同轴电缆线上。漏泄同轴电缆通常有较高的带宽,并能在同一根电缆上在完全不同的波段上和所有距离内提供各种服务。

  在实际应用中,频率反应和带宽非常重要。一个带宽中每个信道仅20千赫的系统,可以使用任一种电缆或天线。现在,新的PCS系统带有象CDMA这样的解调配置,要求1.2兆赫的带宽,这时选择漏泄同轴电缆就要注意带宽应与解调配置相匹配。

  在长达2~3公里的隧道中,应每隔一定距离安装同轴的双向放大器,把信号放大到合理的程度。总的原则是电缆信号下降20分贝时,放大器就应介入补偿20分贝的损耗。在装有蜂窝系统的大楼,楼顶天线与楼内放大器连接可放大信号25~30分贝。漏泄同轴电缆可从这个放大器一直铺设到要求的覆盖区,那儿另外安装一个放大器将信号提高25~30分贝。在实际应用中,一个或两个放大器都可以,只要足以补偿路径损耗就行。

  远程监测用来跟踪无人值守的大系统,对许多放大器都可以进行远程监测。在远程站点,一台PC机和一个软件程序往往同时监测几个系统,这在安装多台放大器和其他设备的隧道内尤其实用。由于系统能及时发现问题所在,故可以在短时间内修复系统,不会影响正常的运行。

  射频同轴电缆的电压驻波比很重要,但对漏泄同轴电缆而言并不是决定性的因素。市面上的漏泄同轴电缆电压驻波比大多数在1.3以上,使用在现今的系统上已经足够了。

  3. 专用频带漏泄同轴电缆与宽频带漏泄同轴电缆的比较

  专用频带漏泄同轴电缆与宽频带漏泄同轴电缆相比,它是一种特别设计的漏泄同轴电缆,通过特别设计外导体上开槽的形状、大小和节距,以实现漏泄同轴电缆在某一频率具有非常稳定的系统损耗,简单地说,通过特别设计,漏泄同轴电缆纵向传输的衰减可以通过增加耦合损耗来补偿,补偿效果是使漏缆性能优化至使用频率。

  专用频带漏泄同轴电缆与宽频带漏泄同轴电缆相比有以下不同点:

  宽频带漏泄同轴电缆的特点是:

  宽带性能在任何单一频率均能维持最佳;

  有密集的狭孔;

  极受环境影响。

  专用频带漏泄同轴电缆的特点是:

 在特定的频率下运作性能极佳;

 相对少受环境因素影响;

  在平行于漏泄同轴电缆方向,交叉极化较低,因此当使用数字通信系统时误码率较低,当使用模拟通信系统时将信号的扭曲最小化,并且传输损耗很小。

 在垂直于漏泄同轴电缆方向,相邻极化信号具有非常平的频率响应,在整个频段内波动非常小。

 避免了过多的交叉极化,因此不会产生“双线效应”或反射交叉极化,减少了损耗。

 减少了多径效应产生的问题。

 可优化于几段系统频率,在这些频率上与宽带漏泄同轴电缆相比具有更加优化的电气性能。

  4. 选用漏泄同轴电缆的理论根据漏泄同轴电缆在系统设计时需要考虑的主要因素有:漏泄同轴电缆的系统损耗、各种接插件及跳线的插损、环境条件影响所必须考虑的设计裕量、设备的输出功率、中继器的增益以及设备的最低工作电平。其中,漏泄同轴电缆的系统损耗由漏泄同轴电缆本身的传输衰减和耦合损耗两部分组成,对于指定的工作频率其大小主要由漏泄同轴电缆的规格大小来确定,规格大的漏泄同轴电缆系统损耗较小,传输距离相对长。

  在设计时,首先,考虑到移动终端的输出功率相对于固定设备较低,所以一般以移动终端的发射功率来确定漏泄同轴电缆的最大覆盖长度。根据设备的最大输出功率电平(手机为2W)和系统要求的最低场强(典型值?85dBm----?105dBm)确定出系统所允许的最大衰耗值αmax. 。

  第二,选定漏泄同轴电缆的耦合损耗值Lc,同时计算出某一规格的漏泄同轴电缆在指定工作频率上的某一长度L所对应的传输衰减α×L, α为该漏泄同轴电缆的衰减常数。从而确定该漏泄同轴电缆的系统损耗值αs=α×L+Lc 。

  第三,系统设计时还必须根据工作的环境留出一定的裕量M,此裕量牵涉的因素一般有以下几点:
  耦合损耗提供的数字为一统计测量值,必须考虑其波动性;
  按50%耦合损耗值设计时,需留出10dB的裕量;
  按95%耦合损耗值设计时,需留出5dB的裕量;
  跳线及接头的插损必须予以考虑;
  地铁系统车体的屏蔽作用和吸收损耗也要考虑,根据经验其推荐值 10dB到15dB

  第四,确定漏泄同轴电缆的最大覆盖距离:

  因为系统损耗为αmax. =αs +M=α×L+Lc+M
  则L=(αmax.-Lc-M)÷α
  此L值即为漏泄同轴电缆的最大覆盖距离。
  下面举一个实际例子予以说明:
  假设漏泄同轴电缆的规格为HLHTAY-50-42
  频率为900MHz
  耦合损耗为76dB(95%)
  漏泄同轴电缆的衰减常数α为27dB/KM
  手机最大输出功率为2W(33dBm)
  最低工作电平为-105 dBm
  耦合损耗的波动裕量为5dB
  跳线及接头损耗为2dB
  车体影响为10dB
  则αmax.=33 dBm-(-105 dBm)=138 dB
  αs =27dB/KM×L+76dB
  M =5 dB+2 dB+10 dB=17 dB
  所以 L=(138 dB-76 dB-17 dB)÷27 dB/KM
      =1.67KM
      =1670米
  此结果说明在以上假设条件下,该种规格漏泄同轴电缆的最大覆盖距离为1670米,如果还不能满足覆盖长度的要求,则必须考虑加中继器来延长覆盖距离。

  5.结论

  工程中对漏泄同轴电缆的选用既要考虑到工程敷设的环境因素,又要兼顾使用的设备参数以及工程系统扩展的需要,然后理论计算选用比较实用的漏泄同轴电缆规格,这样既能满足工程系统要求,又能节约工程成本。 
  
 
 
 
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