CN101895000A - 一种漏泄同轴电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及外导体开槽的漏泄同轴电缆，包括内导体及依次从内到外包裹的在内导体上的绝缘层、外导体、包带层和外护套，其特征在于，所述外导体上沿电缆轴向等间距均匀开有若干个三重八字槽缝组，该三重八字槽缝组为两列相互呈对称倾斜分布的槽缝构成，且其槽缝按照相邻槽缝不同比例尺寸、不同排列间隔、不同辐射角构成组合结构。该同轴电缆使得电缆在900MHz频段具有更宽的通信频带、更优异的电压驻波比和耦合损耗值，系统损耗在规定的频段内较小，极化特性优异，辐射场强的波动在±5dB左右，提高了无线通信质量，实现长距离的无线盲区覆盖。且外导体采用自粘铜带，保证了铜带纵包重叠线沿电缆长度方向的一致性，使得电缆的耦合损耗波动更小，极化特性优异。

Description

一种漏泄同轴电缆

技术领域

本发明涉及铁路通信领域，尤其涉及一种铁路GSM-R数字移动通信系统专用频带漏泄同轴电缆。

背景技术

漏泄同轴电缆在无线通信中兼具信息传输线和收发天线的双重功能，尤其在分立天线无法提供足够场强的区域，如山区、丘陵、地铁、隧道、建筑物等固定体对移动体之间的无线通信，主要靠漏泄同轴电缆实现。其主要应用领域包括移动、联通、电信、广电、网通、铁通等部门。

漏泄同轴电缆的结构由里到外一般由内导体1、绝缘层2、外导体3和外护套5组成，见图1所示，外导体3的槽缝6的开槽形状、尺寸、节距决定了漏缆耦合损耗和传输损耗的大小。

在现有的铁路无线列车调度通信系统中，为解决铁路多弯处、大弯处、隧道群、长大隧道及山区地带等弱场强或无场强盲区的场强覆盖率问题，采用了架设漏泄同轴电缆和隧道中继器的方式。漏泄同轴电缆使用频段在450MHz以下，现有的外导体结构形式比较多，典型的结构有两种外导体结构形式，一种为八字槽外导体结构漏泄同轴电缆，其外导体采用冲有八字槽孔的铜带纵包而成，其结构示意图如图1(a)所示。其极化特性比较差，辐射场强的波动范围较大，一般在±10dB左右。另一种为双八字槽外导体结构漏泄同轴电缆，其外导体采用冲有双八字槽孔的铜带纵包而成，其结构示意图如图1(b)所示。其极化特性也比较差，辐射场强的波动范围较大，一般在±8dB左右。上述两种结构漏泄同轴电缆如果使用频率在900MHz以上频段时，由于通信频带较窄，电缆的电压驻波比偏大，耦合损耗值偏大，而辐射场强的波动范围较大，则会产生比较大的传输损耗，减少了电缆的传输距离，不能满足更高频率段的使用要求。

随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，传统的信号列控系统已经不能适应高密度、高速度和高安全性的行车需求，作为列控系统核心部分的车——地信息传输子系统则成为铁路信号技术研究的必然趋势。基于漏泄同轴电缆的GSM-R数字移动通信列控系统，主要用来解决列车在隧道、地铁中行驶时车——地之间的实时双向通信问题，保证控车信息在传输过程中的连续性，同时可以准确的判断出列车的上下行方向，进而实现列车的实时追踪，确保行车安全。

GSM-R数字移动通信系统使用频段在900MHz以上，数字化传输通信频带更宽、接通质量要求更高，现有的漏泄同轴电缆受其外导体结构的限制，其通信频带窄以及性能不稳定的问题已不能满足高速铁路列控系统对电缆传输特性提出的更高要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供—种具有新型外导体结构形式的铁路GSM-R数字移动通信系统专用频带漏泄同轴电缆，满足使用频段在900MHz以上的高速铁路GSM-R数字移动通信系统列控系统的传输特性要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下述技术方案予以实现，一种具有新型外导体结构形式的铁路GSM-R数字移动通信系统专用频带漏泄同轴电缆，包括内导体及依次从内到外包裹在内导体上的绝缘层、外导体、包带层和外护套，其特征在于，所述外导体上沿电缆轴向等间距均匀开有若干个三重八字槽缝组，该三重八字槽缝组为两列相互呈对称倾斜分布的槽缝构成，且其槽缝按照相邻槽缝不同比例尺寸、不同排列间隔、不同辐射角构成组合结构。

本发明给出了第一种漏泄同轴电缆的结构，所述两列相互呈对称倾斜分布的三重八字槽缝组包含六条槽缝，六条槽缝分别按照三条一列左右对称排列，且两列各对应槽缝相互对称分布；单列槽缝中相邻槽缝之间间距相等、辐射角度相同。

进一步地，本发明还给出了第二种漏泄同轴电缆的结构，所述单列槽缝相邻槽缝之间间距相等，中间槽缝的辐射角度大于相邻两槽缝的辐射角度。

上述两种结构的漏泄同轴电缆其单列槽缝中间槽缝长度均大于相邻两边槽缝的长度，且两边槽缝长度相等；该槽缝为长方形结构或两端设有圆弧形倒角的长条形结构，且其槽缝宽度一致。

所述外导体内侧壁采用自粘铜带、或自粘铜箔结构。

本发明基于扩展漏泄同轴电缆的传输通信频带，按照通常采用在漏泄同轴电缆外导体表面有规律地增加开槽数量的方法来达到扩展频带的目的。由于随着每个周期内槽缝的个数的增加，槽缝与槽缝之间的相互干扰会越来越强。当同轴电缆外导体表面开槽之后，传输线不再均匀，传输线上的阻抗随位置而变化，每个槽缝处的反射系数也是不同的，它们之间存在相位差.这些反射系数进行叠加。当同相叠加时，反射系数的幅值会产生峰值，表示干扰很严重，辐射场强波动幅度大，这样的位置就是谐振点，对应的谐振频率是无法进行通信的频率；当反相叠加时，反射系数会相互削弱，从而有利于通信。如果能使反射系数的幅值减小到通信允许范围内，就能抑制干扰，从而达到扩展频带的目的。

本发明在漏泄同轴电缆外导体表面增加开槽数量，可以达到抑制谐振点的目的。在电缆外导体正常槽缝两侧增加两条缝隙较短的槽缝，它们不会影响漏泄同轴电缆正常的辐射，但是与正常的槽缝一样会有反射现象。把两条缝隙较短的槽缝取在适当的位置，它们产生的反射系数就会和原来槽缝产生的反射系数进行反向叠加，这样就可以使不同频率处的反射系数减小，相应地，其电压驻波比就会随之减小，从而达到抑制谐振点的目的，最终使通信频带得到扩展，通信质量大大提高。

三重八字槽型漏泄同轴电缆可通过改变两条缝隙较短的槽缝的长度或倾斜角来有效产生反射系数，两条缝隙较短的槽缝的反射系数与原来槽缝的反射系数进行反相叠加，使最后合成的反射系数减小，在不同位置增加两条缝隙较短的槽缝会抑制掉不同频率处的谐振点，当谐振点被抑制后，通信频带得到扩展，并可获得更稳定的耦合损耗值。

本发明漏泄同轴电缆改变了现有漏泄同轴电缆外导体的开槽形式，通过改变三重八字槽型中槽缝的形状、角度、间距，优化槽缝结构及尺寸，使得电缆在900MHz频段具有更宽的通信频带、更优异的电压驻波比和耦合损耗值，系统损耗在规定的频段内较小，极化特性优异，辐射场强的波动在±5dB左右，提高了无线通信质量，实现长距离的无线盲区覆盖。

另外，本发明所述槽缝采用两端设有圆弧形倒角的长条形结构，减小长方形槽孔两端的尖锐点引起的耦合损耗突变，有利于漏缆沿纵向方向耦合损耗均匀性的提高。

进一步地，本发明改变了现有漏泄同轴电缆的外导体通常采用铜带、或铜箔纵包在电缆的绝缘层的结构，原有结构铜带纵包后沿电缆长度方向有一定的重叠量，然后用包带或扎纱绕包进行扎紧固定。在电缆生产过程中，由于包带、扎纱的绕包张力方向与电缆径向方向相切，将会使得铜带纵包重叠线沿电缆长度方向存在一定的偏移，从而影响了外导体槽缝沿长度方向的一致性，将会直接影响到电缆的耦合损耗指标沿电缆长度方向的均匀一致性。本发明漏泄同轴电缆所述外导体采用自粘铜带、或自粘铜箔，使得外导体铜带纵包重叠后自己粘接，保证了铜带纵包重叠线沿电缆长度方向的一致性，使得电缆的耦合损耗波动更小，极化特性优异。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

图1(a)为现有的外导体八字槽结构漏泄同轴电缆的结构示意图；

图1(b)为现有的外导体双八字槽结构漏泄同轴电缆的结构示意图；

图2为本发明实施例漏泄同轴电缆结构示意图；

图3为本发明第一实施方案的漏泄同轴电缆外导体结构示意图；

图4为本发明第二实施方案的漏泄同轴电缆外导体结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，为本发明的漏泄同轴电缆结构示意图，该电缆包括内导体1及依次从内到外包裹在内导体1上的绝缘层2、外导体3、包带层4和外护套5，其中，所述外导体3上沿电缆轴向等间距均匀开有若干个三重八字槽缝组，该三重八字槽缝组为两列相互呈对称倾斜分布的槽缝构成。图2中给出漏泄同轴电缆结构，其两列相互呈对称倾斜分布的三重八字槽缝组包含六条槽缝，六条槽缝分别按照三条一列左右对称排列，且两列各对应槽缝相互对称分布；单列槽缝相邻槽缝之间间距相等、辐射角度相同；并且单列槽缝中间槽缝长度大于相邻两边槽缝的长度，两边槽缝的长度相等。

本发明漏泄同轴电缆的绝缘层2由物理发泡聚乙烯材料组成，外导体3内侧壁采用自粘铜带、或自粘铜箔结构，无线传输信号的槽缝6穿透该自粘铜带、或自粘铜箔的外导体3；包带层4起扎紧铜箔的作用。

以下给出不同的实施例，进一步说明在外导体3上设置的槽缝按照相邻槽缝不同比例尺寸、不同排列间隔、不同辐射角构成的组合结构。

如图3所示，为本发明的第一实施方案的漏泄同轴电缆的外导体结构示意图，对图2做进一步说明。在外导体3上沿电缆轴向开设有若干组相同的三重八字槽缝组6，每个八字槽缝组包含六条槽缝，六条槽缝分为两列，每列含有三条槽缝，六条槽缝相互呈八字槽形对称排列，槽缝形状均为长方形，槽缝的宽度均相等。左列槽缝组为6₁、6₂、6₃，右列槽缝组6₄、6₅、6₆，其中6₁、6₃、6₄、6₆槽缝的长度l₀相等，6₂、6₅槽缝的长度l₁相等，且6₂、6₅槽缝的长度l₁比6₁、6₃、6₄、6₆槽缝的长度l₀长。且6₁、6₂、6₃槽缝平行，与电缆轴向的夹角均为α₀，6₄、6₅、6₆槽缝平行，与电缆轴向的夹角均为β₀，夹角α₀和夹角β₀互补，三组八字形槽缝组呈对称分布；且相邻槽缝间距相等，即6₁和6₂、6₂和6₃、6₄和6₅、6₅和6₆的槽缝间距P₀相等。以所述包含六条槽缝的改变中间槽长的正弦形式的三重八字槽缝组为一个单元间距P，两列槽缝组之间的距离为P/2，其后的三重槽缝组的结构形状和排列方式为该单元的重复。

图4为本发明的第二实施方案的漏泄同轴电缆的外导体结构示意图，如图所示，在外导体3开设有若干组相同的三重八字槽缝组6，每个槽缝组包含六条槽缝，六条槽缝呈八字槽形排列，每边含有三条槽缝，槽缝形状均为两端设有圆弧形倒角的长条形结构，槽缝的宽度均相等。左半边槽缝组为6₁、6₂、6₃，右半边槽缝组6₄、6₅、6，其中6₁、6₃、6₄、6₆槽缝的长度l₀相等，6₂、6₅槽缝的长度l₁相等，且6₂、6₅槽缝的长度l₁比6₁、6₃、6₄、6₆槽缝的长度l₀长。6₁、6₃槽缝平行，与电缆轴向的夹角为α₀，6₃槽缝与电缆轴向的夹角为α₁，6₄、6₆槽缝平行，与电缆轴向的夹角为β₀，6₅槽缝与电缆轴向的夹角为β₁，夹角α₀和夹角β₀互补，夹角α₁和夹角β₁互补。即中间槽缝的辐射角度大于相邻两槽缝的辐射角度。6₁和6₂、6₂和6₃、6₄和6₅、6₅和6₆的槽缝间距P₀相等。以所述包含六条槽缝的改变中间槽长、槽缝与电缆轴向夹角的的三重八字槽缝组为一个单元间距P，两列槽缝组之间的距离为P/2，其后的三重槽缝组的结构形状和排列方式为该单元的重复。

本发明采取上述结构的槽缝布置形式，能够有效产生反射系数，两条缝隙较短的槽缝的反射系数与原来槽缝的反射系数进行反相叠加，使最后合成的反射系数减小，在不同位置增加两条缝隙较短的槽缝会抑制掉不同频率处的谐振点，当谐振点被抑制后，通信频带得到扩展，并可获得更稳定的耦合损耗值。

三重八字槽组通过改变三重八字槽型中槽缝的形状、角度、间距，优化槽缝结构及尺寸，使得电缆在900MHz频段具有更宽的通信频带、更优异的电压驻波比和耦合损耗值，系统损耗在规定的频段内较小，极化特性优异，辐射场强的波动在±5dB左右，提高了无线通信质量，实现长距离的无线盲区覆盖。并且外导体3采用自粘铜带，使得外导体铜带纵包重叠后自己粘接，保证了铜带纵包重叠线沿电缆长度方向的一致性，使得电缆的耦合损耗波动更小，极化特性优异。

本领域技术人员可以根据具体的频段要求和性能指标要求对槽缝6₁、6₂、6₃、6₄、6₅和6₆的长度、与电缆轴向的夹角、它们之间的夹角进行适当的设计和优化；因此，未脱离本发明实质的变化和改动，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.漏泄同轴电缆，包括内导体及依次从内到外包裹在内导体上的绝缘层、外导体、包带层和外护套，其特征在于，所述外导体上沿电缆轴向等间距均匀开有若干个三重八字槽缝组，该三重八字槽缝组为两列相互呈对称倾斜分布的槽缝构成，且其槽缝按照相邻槽缝不同比例尺寸、不同排列间隔、不同辐射角构成组合结构。

2.根据权利要求1所述的漏泄同轴电缆，其特征在于，所述两列相互呈对称倾斜分布的三重八字槽缝组包含六条槽缝，六条槽缝分别按照三条一列左右对称排列，且两列各对应槽缝相互对称分布；单列槽缝中相邻槽缝之间间距相等、辐射角度相同。

3.根据权利要求1所述的漏泄同轴电缆，其特征在于，所述单列槽缝相邻槽缝之间间距相等，中间槽缝的辐射角度大于相邻槽缝的辐射角度。

4.根据权利要求2或3所述的漏泄同轴电缆，其特征在于，所述单列槽缝中间槽缝长度大于相邻两边槽缝的长度，且两边槽缝长度相等。

5.根据权利要求2或3所述的漏泄同轴电缆，其特征在于，所述槽缝为长方形结构或两端设有圆弧形倒角的长条形结构，且其槽缝宽度一致。

6.根据权利要求1所述的漏泄同轴电缆，其特征在于，所述外导体内侧壁采用自粘铜带、或自粘铜箔结构。

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