CN115798811A - 一种兼容2g至5g信号的低损耗水平极化漏泄电缆 - Google Patents
一种兼容2g至5g信号的低损耗水平极化漏泄电缆 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种兼容2G至5G信号的低损耗水平极化漏泄电缆，包括同轴嵌套的内导体和外导体，所述外导体上具有周期性的I型槽孔组；每一周期的节距为P，所述I型槽孔在外导体圆周上具有相同的位置：所述I型槽孔组由多对关于过所述周期中心的横截面对称的I槽孔组成的槽孔对；在一个周期内包括8对I型槽孔对，周期两端向周期中心依次为第一至第八槽孔对，其中每一槽孔对由左槽和右槽构成。本发明提供的水平极化漏缆，针对2G至5G频段进行优化，在每个周期内设计了8对I型槽孔，实现了频段兼容覆盖，同时其主极化与交叉极化功率差异明显，综合损耗与现有的垂直极化漏缆配合，组建信道不相关性良好的多进多出通信系统。
Description
技术领域
本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及一种兼容2G至5G信号的低损耗水平极化漏泄电缆。
背景技术
敷设型漏泄同轴电缆的外导体上开得槽孔的间距与波长(或半波长)相当，其槽孔结构使得在槽孔处信号产生同相迭加。外导体上开着周期性变化的槽孔是典型的敷设型漏泄同轴电缆。敷设型漏泄同轴电缆是由外导体上开的槽孔直接敷设产生。槽孔的形状和尺寸严格依据所应用的频率范围而设计，因而敷设型漏泄同轴电缆是基于频率段优化的漏泄同轴电缆，在相关的频率段内具有非常优越的频率特性。而且漏泄的电磁能量具有方向性，相同的漏泄能量可在敷设方向上相对集中，并且不会随距离的增加而迅速减小。
为了兼容现有的2G～4G通信频段并拓展5G升级，中国专利文献CN113555159A提供了一种5G升级的敷设型漏缆，通过断点八字槽和分段耦合的损耗优化，实现了在2G至5G的宽高频区域的低损耗、长距离电信号通信。
但断点八字槽的设计，仅适用于垂直极化的漏泄电缆，当通信带宽需要进一步提高时，多组垂直极化的电信号相互之间会产生干扰，导致信噪比降低。通常为了减少多组信号之间的干扰，采用不同的极化类型的漏泄电缆分别进行信号的传输，既垂直极化和水平极化。目前水平极化的漏泄电缆，尚无法兼容2G到5G宽高频信号，同时其在5G频段的传输损耗较大，无法匹配现有的5G敷设区间，尤其是兼容4G通信的5G信号敷设区间。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种水平极化漏泄电缆，其目的在于提供一种使用频宽满足2G至5G频率范围的水平极化漏缆，使之整体辐射性能与现有垂直极化漏缆相匹配，并在5GMIMO频段上与垂直极化漏缆形成极化分集，增加MIMO系统的抗衰落性能，由此解决现有的水平极化漏缆，无法与现有的2G至5G兼容的垂直极化漏缆匹配，采用相同的垂直极化漏缆的MIMO系统，不同信道之间信号互相干扰的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水平极化漏泄电缆，其包括同轴嵌套的内导体和外导体，所述外导体上具有周期性的I型槽孔组；每一周期的节距为P，所述I型槽孔在外导体圆周上具有相同的位置：所述I型槽孔组由多对关于过所述周期中心的横截面对称的I槽孔组成的槽孔对；
在一个周期内包括8对I型槽孔对，周期两端向周期中心依次为第一至第八槽孔对，其中每一槽孔对由左槽和右槽构成；对于左槽或右槽其中一侧的槽孔，第一与第二槽孔之间轴向距离为P/10，第二与第三槽孔之间轴向距离为P/40，第三与第四槽孔之间轴向距离为P/24，第四与第五槽孔之间轴向距离为7P/120，第五与第六槽孔之间轴向距离为P/40，第六与第七槽孔之间轴向距离为P/60，第七与第八槽孔之间轴向距离为P/40。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其其中最靠近周期中心的第八槽孔对的左槽和右槽之间的距离在P/20～P/8之间。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其所述I型槽孔，开孔面积在12mm2至30mm2之间，其沿外导体圆周方向为长度方向，其长度在7～20mm之间；其沿漏泄电缆轴向为宽度方向，其宽度在1.4～3mm之间。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其在一个敷设区间内，依次首尾连接的长度在140～270米之间的正向第一区段、长度在50～80米之间的正向第二区段、长度在30～60米之间的中间区段、长度在50～80米之间的负向第二区段、以及长度在140～270米之间的负向第一区段。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其在一个敷设区间内，依次首尾连接的长度在265米之间的正向第一区段、长度在60米之间的正向第二区段、长度在50米之间的中间区段、长度在60米之间的负向第二区段、以及长度在265米之间的负向第一区段。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其所述正向第一、第二区段分别与负向第一、第二区段具有相同的槽孔。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其每个区段之间通过调整槽长和槽宽，使得由两端向中间各区段的耦合损耗逐渐减小。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其正向与负向第一区段的I型槽孔长度在8.2～9.4mm之间，宽度在1.4～1.7mm之间。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其正向与负向第二区段的I性槽孔长度在10.5～11.2mm之间，宽度在1.7～1.9mm之间。
优选地，所述水平极化漏泄电缆，其中间区段的槽孔长度在12～13mm之间，宽度在1.9～2.2mm之间。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的水平极化漏缆，针对2G至5G频段进行优化，在每个周期内设计了8对I型槽孔，实现了频段兼容覆盖，同时其主极化与交叉极化功率差异明显，综合损耗与现有的垂直极化漏缆配合，组建信道不相关性良好的多进多出通信系统。
优选方案，配合分段耦合设计，综合损耗性能优良，能覆盖500米甚至700米的信号传输区间。
附图说明
图1是本发明提供的低损耗水平极化漏泄电缆外导体一个周期内槽孔结构示意图；
图2是实施例1提供的水平极化漏缆在2600MHz各方向综合损耗对比结果图；
图3是实施例1提供的水平极化漏缆在运营商2G至5G其他频段上具体特性测试结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种兼容2G至5G信号的低损耗水平极化漏泄电缆，为1-1/4尺寸规格的漏泄电缆，如图1所示，包括同轴嵌套的内导体和外导体，所述外导体上具有周期性的I型槽孔组；所述I型槽孔在外导体圆周上具有相同的位置，其每一周期的节距为P，根据目前所目标的2G～5G的频段范围，需要槽孔辐射频率范围至少从700～3700Mhz，针对水平极化漏缆P的范围以经验取值确定，在170～270mm的范围内；在一个周期内：
所述I型槽孔组由多对关于过所述周期中心的横截面对称的I槽孔组成的槽孔对；
优选方案，在一个周期内包括8对I型槽孔对，周期两端向周期中心依次为第一至第八槽孔对，其中每一槽孔对由左槽和右槽构成；对于左槽或右槽其中一侧的槽孔，第一与第二槽孔之间轴向距离为P/10，第二与第三槽孔之间轴向距离为P/40，第三与第四槽孔之间轴向距离为P/24，第四与第五槽孔之间轴向距离为7P/120，第五与第六槽孔之间轴向距离为P/40，第六与第七槽孔之间轴向距离为P/60，第七与第八槽孔之间轴向距离为P/40；
为了覆盖2G至5G频段，槽孔对设置较多，损耗相对较高，为了满足长距离电信号通信以匹配垂直极化漏缆的需求，需要精确的设置槽孔位置以降低损耗。本发明提供的水平极化漏缆十六个I型槽孔为一个节距，节距数值为P，P值决定了槽孔辐射的信号最低频率f；相应P节距下单孔I型槽的单模辐射范围为f～2f，2f以上的频率内会存在多个不同角度辐射出来的多模信号，会导致衰减劣化等情况；通过在原有I型槽孔的基础上增加新的I型槽孔。并通过精确的槽孔位置排布(槽孔之间距离相对P的比值来表征槽孔排布的位置)可以使整个单模辐射频带内的多模辐射的电磁波被抑制，从而减小信号能量损失，得到较优的衰减和耦合损耗性能。经反复试验摸索，最终得到8对I型孔的槽孔设计可以满足2G～5G范围的频带信号拥有较优的辐射性能。
其中最靠近周期中心的第八槽孔对，由于周期开孔会产生谐振峰值，为了调整谐振频率，左槽和右槽之间的距离在P/20～P/8之间。
所述I型槽孔，开孔面积在12mm2至30mm2之间，其沿外导体圆周方向为长度方向，其长度在7～20mm之间；其沿漏泄电缆轴向为宽度方向，其宽度在1.4～3mm之间。
I型槽孔的开孔面积、长度、以及宽度综合影响漏缆的衰减和耦合损耗，为了满足与2G至5G垂直极化漏缆相当的传输距离，即500米甚至是700米的传输区间，以实现与垂直极化漏缆的配套敷设，本发明结合槽孔的参数，进一步进行了分段耦合优化，设计出分段耦合的水平极化漏缆。通过槽孔长度和宽度的调整，可以调整各段衰减和耦合损耗的数值，最终优化水平极化漏缆的整体衰减。每个区段之间通过调整槽长和槽宽，使得由两端向中间各区段的耦合损耗逐渐减小，相应的各段同一结构漏缆的百米衰减逐渐增大。在整个漏缆区间上，为了实现综合损耗的优化效果，在两端采用单位衰减值较小、辐射性能较差的槽孔结构；在传输方向上，按上述设置不同的槽孔结构，使信号辐射能力越来越强，使得电缆在内部信号衰减越来越强的情况下，辐射出的信号强度依然保持一定水平；而在起始段漏缆内部信号较强时，通过设置较小的槽长、槽宽的槽孔使辐射能力相应劣化，使之满足一定信号强度水平的情况下，减轻了电缆内部电信号的衰减程度。最终使整个区间漏缆辐射出的电信号强度趋于平稳，既漏缆各处的综合损耗值能够满足一定水平的值。
本发明最终调整在一个敷设区间内，依次首尾连接的长度在140～270米之间的正向第一区段、长度在50～80米之间的正向第二区段、长度在30～60米之间的中间区段、长度在50～80米之间的负向第二区段、以及长度在140～270米之间的负向第一区段；所述正向第一、第二区段分别与负向第一、第二区段具有相同的槽孔，具体为：
正向与负向第一区段的I型槽孔长度在8.2～9.4mm之间，宽度在1.4～1.7mm之间，正向与负向第二区段的I性槽孔长度在10.5～11.2mm之间，宽度在1.7～1.9mm之间；中间区段的槽孔长度在12～13mm之间，宽度在1.9～2.2mm之间。
以下为实施例：
本实施例提供了一种兼容2G至5G信号的低损耗水平极化漏泄电缆，为1-1/4尺寸规格的漏泄电缆，包括同轴嵌套的内导体和外导体，所述外导体上具有周期性的I型槽孔组；所述I型槽孔在外导体圆周上具有相同的位置和形状，其每一周期的节距为P，P＝224mm；在一个周期内：
所述I型槽孔组由多对关于过所述周期中心的横截面对称的I槽孔组成的槽孔对；在一个周期内包括8对I型槽孔对，周期两端向周期中心依次为第一至第八槽孔对，其中每一槽孔对由左槽和右槽构成；对于左槽或右槽其中一侧的槽孔，第一与第二槽孔之间轴向距离为P/10，第二与第三槽孔之间轴向距离为P/40，第三与第四槽孔之间轴向距离为P/24，第四与第五槽孔之间轴向距离为7P/120，第五与第六槽孔之间轴向距离为P/40，第六与第七槽孔之间轴向距离为P/60，第七与第八槽孔之间轴向距离为P/40；
其中最靠近周期中心的第八槽孔对，左槽和右槽之间的距离为为7P/120。
各区段参数如下表所示：
表1各区段设计参数
实施例1提供的水平极化漏缆在2600MHz各方向综合损耗对比如图2所示。实施例1提供的水平极化漏缆在运营商2G至5G频段上具体特性如图3所示。
数据显示，本实施例所设计的水平极化漏缆在水平方向的耦合损耗较优，且强于垂直方向上的耦合损耗10dB以上，大部分频点差值可达12dB。且通过改变槽长和槽宽使得辐射频段上的漏缆单位衰减逐渐增大，同时耦合损耗逐渐减小；并且通过设置长度合适的各段槽孔区段的长度，使得漏缆各处的综合损耗较优的情况下衰减没有迅速减小；漏缆沿传输方向上综合损耗逐渐趋于平稳，而非迅速增加，且水平方向综合损耗和垂直方向综合损耗始终保持一定差值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水平极化漏泄电缆，其特征在于，包括同轴嵌套的内导体和外导体，所述外导体上具有周期性的I型槽孔组；每一周期的节距为P，所述I型槽孔在外导体圆周上具有相同的位置：所述I型槽孔组由多对关于过所述周期中心的横截面对称的I槽孔组成的槽孔对；
在一个周期内包括8对I型槽孔对，周期两端向周期中心依次为第一至第八槽孔对，其中每一槽孔对由左槽和右槽构成；对于左槽或右槽其中一侧的槽孔，第一与第二槽孔之间轴向距离为P/10，第二与第三槽孔之间轴向距离为P/40，第三与第四槽孔之间轴向距离为P/24，第四与第五槽孔之间轴向距离为7P/120，第五与第六槽孔之间轴向距离为P/40，第六与第七槽孔之间轴向距离为P/60，第七与第八槽孔之间轴向距离为P/40。
2.如权利要求1所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，其中最靠近周期中心的第八槽孔对的左槽和右槽之间的距离在P/20～P/8之间。
3.如权利要求1所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，所述I型槽孔，开孔面积在12mm2至30mm2之间，其沿外导体圆周方向为长度方向，其长度在7～20mm之间；其沿漏泄电缆轴向为宽度方向，其宽度在1.4～3mm之间。
4.如权利要求1所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，在一个敷设区间内，依次首尾连接的长度在140～270米之间的正向第一区段、长度在50～80米之间的正向第二区段、长度在30～60米之间的中间区段、长度在50～80米之间的负向第二区段、以及长度在140～270米之间的负向第一区段。
5.如权利要求4所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，在一个敷设区间内，依次首尾连接的长度在265米之间的正向第一区段、长度在60米之间的正向第二区段、长度在50米之间的中间区段、长度在60米之间的负向第二区段、以及长度在265米之间的负向第一区段。
6.如权利要求4或5所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，所述正向第一、第二区段分别与负向第一、第二区段具有相同的槽孔。
7.如权利要求4或5所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，每个区段之间通过调整槽长和槽宽，使得由两端向中间各区段的耦合损耗逐渐减小。
8.如权利要求7所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，正向与负向第一区段的I型槽孔长度在8.2～9.4mm之间，宽度在1.4～1.7mm之间。
9.如权利要求7所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，正向与负向第二区段的I性槽孔长度在10.5～11.2mm之间，宽度在1.7～1.9mm之间。
10.如权利要求7所述的水平极化漏泄电缆，其特征在于，中间区段的槽孔长度在12～13mm之间，宽度在1.9～2.2mm之间。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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