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[江南狼 在 2007-7-11 13:20:57 編輯過]
[hansen 在 2007-12-7 16:49:02 編輯過]
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| <DIV class="box2 p14">名稱: 泄漏電纜通信 主題詞或關(guān)鍵詞: 信息科學(xué) 通信 內(nèi)容 在山區(qū)隧道和地鐵、礦井等場合進(jìn)行通信,無線電波要受到阻礙,尤其是短波和超短波受到的傳輸衰減更大。測試表明,一臺在中等開闊地能通上5千米的無線電臺,放到井下或坑道里只能通20來米。增大無線電臺的發(fā)射功率固然可以增大通信距離,但通信效果并不明顯。有專家作過試驗(yàn),即使將無線電臺的發(fā)射功率加大100倍,它的傳播距離也不過只能增加1/5罷了。何況,在礦井下是不允許隨意增大發(fā)射功率的,不然容易因電火花引發(fā)爆炸事故。那么,在隧道、礦井內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線電通信,路在何方?經(jīng)過科學(xué)家們的研究,終于找到了利用泄漏同軸電纜進(jìn)行無線電通信的良方。 同軸電纜是一種特制的電纜,由內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體兩部分組成,外導(dǎo)體嵌套在內(nèi)導(dǎo)體的外邊,并與內(nèi)導(dǎo)體處于同心圓(同軸)狀態(tài)。這種新型的電纜傳輸衰耗小,抗干擾能力強(qiáng),在信息傳輸領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。泄漏同軸電纜是一種在同軸電纜外導(dǎo)體縱長方向,以一定的間隔和不同形式開槽的特制同軸電纜。開槽的目的是為了使其電信號能量能從電纜槽口輻射出來,以達(dá)到向外傳播和接收外來無線電波的目的,好比是為無線電波的進(jìn)出洞開了一扇“大門”。開槽的形式則取決于所使用的無線電波的頻段。 由此看來,“泄漏同軸電纜通信”說白了就是以同軸電纜作無線電臺的天線,用它進(jìn)行通信,可在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的信號場強(qiáng),而不受周圍環(huán)境的影響,通信可靠性高,也不存在通信盲區(qū),接收電平穩(wěn)定,不容易受到外來信號干擾。泄漏同軸電纜系統(tǒng)可以提供多信道服務(wù),例如,使用400兆赫頻段,頻率間隔25千赫時,可以提供24個通信信道,可以用來傳輸話音(調(diào)度電話和公用電話),也可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 泄漏同軸電纜通信的基本設(shè)想,最初是由英國人于1948年提出來的。20世紀(jì)60年代以后,伴隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展,在英、法、日等國相繼研制成功,直至今日它已成為礦井、隧道通信的一枝獨(dú)秀。 </DIV> |
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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)場那樣的場所。因?yàn)槁┬雇S電纜能保證信號覆蓋的不間斷性。
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)損耗就是指傳輸衰減和耦合損耗的總和。傳輸衰減,也叫介入損耗,主要指傳輸線路的線性損耗,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接收機(jī)之間的路徑損耗或信號衰減。因此系統(tǒng)損耗可以說是整個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,但對耦合損耗的要求會更嚴(yán)格一點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)時要計(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,并穿透周圍地區(qū)。
一個準(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,幾個樓面共用一個接頭,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)則會產(chǎn)生較高的損耗,所以選擇漏泄同軸電纜時應(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。一個帶寬中每個信道僅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,把信號放大到合理的程度?偟脑瓌t是電纜信號下降20分貝時,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25~30分貝。漏泄同軸電纜可從這個放大器一直鋪設(shè)到要求的覆蓋區(qū),那兒另外安裝一個放大器將信號提高25~30分貝。在實(shí)際應(yīng)用中,一個或兩個放大器都可以,只要足以補(bǔ)償路徑損耗就行。
遠(yuǎn)程監(jiān)測用來跟蹤無人值守的大系統(tǒng),對許多放大器都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。在遠(yuǎn)程站點(diǎn),一臺PC機(jī)和一個軟件程序往往同時監(jiān)測幾個系統(tǒng),這在安裝多臺放大器和其他設(shè)備的隧道內(nèi)尤其實(shí)用。由于系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)問題所在,故可以在短時間內(nèi)修復(fù)系統(tǒng),不會影響正常的運(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。
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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:
Ø 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。
專用頻帶漏泄同軸電纜的特點(diǎn)是:
Ø 在特定的頻率下運(yùn)作性能極佳;
Ø 相對少受環(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)時誤碼率較低,當(dāng)使用模擬通信系統(tǒng)時將信號的扭曲最小化,并且傳輸損耗很小。
Ø 在垂直于漏泄同軸電纜方向,相鄰極化信號具有非常平的頻率響應(yīng),在整個頻段內(nèi)波動非常小。
Ø 避免了過多的交叉極化,因此不會產(chǎn)生“雙線效應(yīng)”或反射交叉極化,減少了損耗。
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。
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,傳輸距離相對長。
在設(shè)計(jì)時,首先,考慮到移動終端的輸出功率相對于固定設(shè)備較低,所以一般以移動終端的發(fā)射功率來確定漏泄同軸電纜的最大覆蓋長度。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度L所對應(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)測量值,必須考慮其波動性;
按50%耦合損耗值設(shè)計(jì)時,需留出10dB的裕量;
按95%耦合損耗值設(shè)計(jì)時,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度的要求,則必須考慮加中繼器來延長覆蓋距離。
5.結(jié)論
工程中對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。
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