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漏泄同軸電纜選用探討
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【摘要或目錄】:中國(guó)電力電線網(wǎng)
漏泄同軸電纜選用探討
1.引言
漏泄同軸電纜可以實(shí)現(xiàn)任何地方的無線通信,甚至在有電磁波干擾或沒有電磁波的地方都可以,例如:隧道、礦山、地鐵、建筑大樓和大型、復(fù)雜的象展覽館或機(jī)場(chǎng)那樣的場(chǎng)所。因?yàn)槁┬雇S電纜能保證信號(hào)覆蓋的不間斷性。
2.選用漏泄同軸電纜的依據(jù)
選擇適當(dāng)?shù)穆┬雇S電纜要看其應(yīng)用的需要,選擇最合適的漏泄同軸電纜類型和規(guī)格由系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和所有相關(guān)參數(shù)如使用頻率、傳輸距離等決定。
選擇漏泄同軸電纜有兩個(gè)重要指標(biāo):傳輸衰減和耦合損耗。漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損耗就是指?jìng)鬏斔p和耦合損耗的總和。傳輸衰減,也叫介入損耗,主要指?jìng)鬏斁路的線性損耗,隨頻率而變化,以分貝/100米表示。耦合損耗是指通過開槽外導(dǎo)體從電纜散發(fā)出的電磁波在漏泄同軸電纜和移動(dòng)接收機(jī)之間的路徑損耗或信號(hào)衰減。因此系統(tǒng)損耗可以說是整個(gè)漏泄同軸電纜的損耗。因此在實(shí)際應(yīng)用中,只要傳輸衰減能滿足操作容限或鏈路容量的要求,就沒必要選擇那些傳輸衰減最低的漏泄同軸電纜,但對(duì)耦合損耗的要求會(huì)更嚴(yán)格一點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算鏈路容量就得把所有發(fā)射器和接收機(jī)之間的增益和損耗加在一起,它還必須包括任何其他因素引起的損耗。如果計(jì)算結(jié)果為正值,那就表示有足夠的容限允許環(huán)境發(fā)生變化,而系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行。
對(duì)漏泄同軸電纜而言,耦合損耗設(shè)計(jì)一般在55~85分貝之間。在狹長(zhǎng)系統(tǒng)如隧道或地鐵內(nèi),因?yàn)樗淼阑虻罔F本身能幫助提高漏泄同軸電纜的耦合性能,因此耦合損耗設(shè)計(jì)一般為75~85分貝,在這種條件下,把傳輸衰減減到最小非常重要。在建筑樓宇內(nèi),漏泄同軸電纜耦合損耗設(shè)計(jì)一般在55~65分貝之間,因?yàn)闃莾?nèi)漏泄同軸電纜單向長(zhǎng)度在50~100米之間,因此傳輸衰減就不那么重要了,更重要的指標(biāo)是漏泄同軸電纜能盡量多地發(fā)射信號(hào),并穿透周圍地區(qū)。
一個(gè)準(zhǔn)備擴(kuò)展的系統(tǒng),可以選擇傳輸衰減較小的漏泄同軸電纜。比如在辦公樓內(nèi)有一根順電梯上行的漏泄同軸電纜,幾個(gè)樓面共用一個(gè)接頭,在這種情況下,若選擇傳輸衰減低的漏泄同軸電纜,今后就可以提供更高頻率上的服務(wù)或擴(kuò)大服務(wù)覆蓋區(qū)。
在特定區(qū)域內(nèi)增加線路可以擴(kuò)大覆蓋面。在較高頻率上增加服務(wù)則會(huì)產(chǎn)生較高的損耗,所以選擇漏泄同軸電纜時(shí)應(yīng)考慮在各種頻率上均能降低損耗的漏泄同軸電纜。有些寬帶漏泄同軸電纜覆蓋了幾乎所有主要的頻率,從900MHz上的蜂窩系統(tǒng)到1900MHz上的PCS服務(wù),包括用于應(yīng)急服務(wù)的超高頻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以通過組合器或者交叉波段耦合器把信號(hào)組合到一根漏泄同軸電纜線上。漏泄同軸電纜通常有較高的帶寬,并能在同一根電纜上在完全不同的波段上和所有距離內(nèi)提供各種服務(wù)。
在實(shí)際應(yīng)用中,頻率反應(yīng)和帶寬非常重要。一個(gè)帶寬中每個(gè)信道僅20千赫的系統(tǒng),可以使用任一種電纜或天線,F(xiàn)在,新的PCS系統(tǒng)帶有象CDMA這樣的解調(diào)配置,要求1.2兆赫的帶寬,這時(shí)選擇漏泄同軸電纜就要注意帶寬應(yīng)與解調(diào)配置相匹配。
在長(zhǎng)達(dá)2~3公里的隧道中,應(yīng)每隔一定距離安裝同軸的雙向放大器,把信號(hào)放大到合理的程度。總的原則是電纜信號(hào)下降20分貝時(shí),放大器就應(yīng)介入補(bǔ)償20分貝的損耗。在裝有蜂窩系統(tǒng)的大樓,樓頂天線與樓內(nèi)放大器連接可放大信號(hào)25~30分貝。漏泄同軸電纜可從這個(gè)放大器一直鋪設(shè)到要求的覆蓋區(qū),那兒另外安裝一個(gè)放大器將信號(hào)提高25~30分貝。在實(shí)際應(yīng)用中,一個(gè)或兩個(gè)放大器都可以,只要足以補(bǔ)償路徑損耗就行。
遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)用來跟蹤無人值守的大系統(tǒng),對(duì)許多放大器都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。在遠(yuǎn)程站點(diǎn),一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)軟件程序往往同時(shí)監(jiān)測(cè)幾個(gè)系統(tǒng),這在安裝多臺(tái)放大器和其他設(shè)備的隧道內(nèi)尤其實(shí)用。由于系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在,故可以在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)系統(tǒng),不會(huì)影響正常的運(yùn)行。
射頻同軸電纜的電壓駐波比很重要,但對(duì)漏泄同軸電纜而言并不是決定性的因素。市面上的漏泄同軸電纜電壓駐波比大多數(shù)在1.3以上,使用在現(xiàn)今的系統(tǒng)上已經(jīng)足夠了。
3. 專用頻帶漏泄同軸電纜與寬頻帶漏泄同軸電纜的比較
專用頻帶漏泄同軸電纜與寬頻帶漏泄同軸電纜相比,它是一種特別設(shè)計(jì)的漏泄同軸電纜,通過特別設(shè)計(jì)外導(dǎo)體上開槽的形狀、大小和節(jié)距,以實(shí)現(xiàn)漏泄同軸電纜在某一頻率具有非常穩(wěn)定的系統(tǒng)損耗,簡(jiǎn)單地說,通過特別設(shè)計(jì),漏泄同軸電纜縱向傳輸?shù)乃p可以通過增加耦合損耗來補(bǔ)償,補(bǔ)償效果是使漏纜性能優(yōu)化至使用頻率。
專用頻帶漏泄同軸電纜與寬頻帶漏泄同軸電纜相比有以下不同點(diǎn):
寬頻帶漏泄同軸電纜的特點(diǎn)是:
寬帶性能在任何單一頻率均能維持最佳;Ø
有密集的狹孔;Ø
極受環(huán)境影響。Ø
專用頻帶漏泄同軸電纜的特點(diǎn)是:
在特定的頻率下運(yùn)作性能極佳;Ø
相對(duì)少受環(huán)境因素影響;Ø
在平行于漏泄同軸電纜方向,交叉極化較低,因此當(dāng)使用數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)誤碼率較低,當(dāng)使用模擬通信系統(tǒng)時(shí)將信號(hào)的扭曲最小化,并且傳輸損耗很小。Ø
在垂直于漏泄同軸電纜方向,相鄰極化信號(hào)具有非常平的頻率響應(yīng),在整個(gè)頻段內(nèi)波動(dòng)非常小。Ø
避免了過多的交叉極化,因此不會(huì)產(chǎn)生“雙線效應(yīng)”或反射交叉極化,減少了損耗。Ø
減少了多徑效應(yīng)產(chǎn)生的問題。Ø
可優(yōu)化于幾段系統(tǒng)頻率,在這些頻率上與寬帶漏泄同軸電纜相比具有更加優(yōu)化的電氣性能。Ø
4. 選用漏泄同軸電纜的理論根據(jù)漏泄同軸電纜在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的主要因素有:漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損耗、各種接插件及跳線的插損、環(huán)境條件影響所必須考慮的設(shè)計(jì)裕量、設(shè)備的輸出功率、中繼器的增益以及設(shè)備的最低工作電平。其中,漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損耗由漏泄同軸電纜本身的傳輸衰減和耦合損耗兩部分組成,對(duì)于指定的工作頻率其大小主要由漏泄同軸電纜的規(guī)格大小來確定,規(guī)格大的漏泄同軸電纜系統(tǒng)損耗較小,傳輸距離相對(duì)長(zhǎng)。
在設(shè)計(jì)時(shí),首先,考慮到移動(dòng)終端的輸出功率相對(duì)于固定設(shè)備較低,所以一般以移動(dòng)終端的發(fā)射功率來確定漏泄同軸電纜的最大覆蓋長(zhǎng)度。根據(jù)設(shè)備的最大輸出功率電平(手機(jī)為2W)和系統(tǒng)要求的最低場(chǎng)強(qiáng)(典型值?85dBm----?105dBm)確定出系統(tǒng)所允許的最大衰耗值αmax. 。
第二,選定漏泄同軸電纜的耦合損耗值Lc,同時(shí)計(jì)算出某一規(guī)格的漏泄同軸電纜在指定工作頻率上的某一長(zhǎng)度L所對(duì)應(yīng)的傳輸衰減α×L, α為該漏泄同軸電纜的衰減常數(shù)。從而確定該漏泄同軸電纜的系統(tǒng)損耗值αs=α×L+Lc 。
第三,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還必須根據(jù)工作的環(huán)境留出一定的裕量M,此裕量牽涉的因素一般有以下幾點(diǎn):
耦合損耗提供的數(shù)字為一統(tǒng)計(jì)測(cè)量值,必須考慮其波動(dòng)性;
按50%耦合損耗值設(shè)計(jì)時(shí),需留出10dB的裕量;
按95%耦合損耗值設(shè)計(jì)時(shí),需留出5dB的裕量;
跳線及接頭的插損必須予以考慮;
地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗也要考慮,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其推薦值 10dB到15dB
第四,確定漏泄同軸電纜的最大覆蓋距離:
因?yàn)橄到y(tǒng)損耗為αmax. =αs +M=α×L+Lc+M
則L=(αmax.-Lc-M)÷α
此L值即為漏泄同軸電纜的最大覆蓋距離。
下面舉一個(gè)實(shí)際例子予以說明:
假設(shè)漏泄同軸電纜的規(guī)格為HLHTAY-50-42
頻率為900MHz
耦合損耗為76dB(95%)
漏泄同軸電纜的衰減常數(shù)α為27dB/KM
手機(jī)最大輸出功率為2W(33dBm)
最低工作電平為-105 dBm
耦合損耗的波動(dòng)裕量為5dB
跳線及接頭損耗為2dB
車體影響為10dB
則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
此結(jié)果說明在以上假設(shè)條件下,該種規(guī)格漏泄同軸電纜的最大覆蓋距離為1670米,如果還不能滿足覆蓋長(zhǎng)度的要求,則必須考慮加中繼器來延長(zhǎng)覆蓋距離。
5.結(jié)論
工程中對(duì)漏泄同軸電纜的選用既要考慮到工程敷設(shè)的環(huán)境因素,又要兼顧使用的設(shè)備參數(shù)以及工程系統(tǒng)擴(kuò)展的需要,然后理論計(jì)算選用比較實(shí)用的漏泄同軸電纜規(guī)格,這樣既能滿足工程系統(tǒng)要求,又能節(jié)約工程成本。