CN204991918U - 车地无线传输信号系统用漏泄电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车地无线信号传输系统用漏泄电缆，包括外护套、纵包铜带外导体、物理发泡绝缘体和螺旋皱纹铜管内导体，在纵包铜带外导体上沿轴向设置有多个异形缝隙，异形缝隙为矩形，且矩形的一个长边中部向对边延伸形成等腰梯形突出部，等腰梯形突出部底边的中心点与所在矩形长边的中心点重合，相邻的两个异形缝隙上的等腰梯形突出部方向相反，多个异形缝隙沿纵包铜带外导体轴向排列。本实用新型不仅能够满足城市轨道交通领域车地无线信号传输系统的多个频段的信号传输要求，且传输损耗小，耦合损耗小，传输距离远，能够很好地应用于车地无线信号传输系统。

Description

车地无线传输信号系统用漏泄电缆

技术领域

本实用新型涉及轨道交通信息传输领域，尤其涉及一种车地无线传输信号系统用漏泄电缆。

背景技术

随着城市轨道交通技术的发展，基于通信的列车控制系统，即CBTC系统已成为国内外城市轨道交通信号系统研究与应用的主流，近年来被国内外地铁建设工程普遍采用。

基于通信的列车控制系统(CBTC)采用先进的通信、计算机技术，连续控制和监测列车运行，可实现地面控制系统和列车之间的双向信息传输，属于移动闭塞系统。CBTC系统具有系统扩展性好、施工维护简单、传输方式优越等优点。

在CBTC系统中的关键技术是车-地双向无线传输系统、列车定位技术、列车完整性检测等，漏泄电缆是一种外导体开有周期性缝隙的射频同轴电缆，射频信号通过基站或直放站等信号源设备从射频电缆的一端注入，其中一部分信号沿漏泄电缆内部传输到另一端，被安装在漏泄电缆末端的匹配负载全部吸收，另一部分信号通过漏泄电缆外导体上的缝隙泄漏出去，被移动台接收，漏泄电缆具有传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强等特点，是车-地双向无线传输信号最理想的媒介。

现有的城市轨道交通车地无线传输信号系统用漏泄电缆是一种辐射型漏泄同轴电缆，通常有50-32型和50-42型两种类型。

其中50-32型漏泄电缆结构如图1所示：主要由外护套1、纵包铜带外导体2、物理发泡绝缘体4和光滑铜管内导体5组成，物理发泡体绝缘体4主要由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、成核剂及N₂或CO₂气体按一定的比例混合组成，介电常数较低。在纵包铜带外导体2上沿电缆轴向开有周期性的倾斜矩形或八字形倾斜矩形缝隙2，缝隙2的大小、倾斜角度及节距不同，电缆的工作频率、传输损耗和耦合损耗不同。

其中50-42型漏泄电缆结构如图2所示：主要由外护套6、纵包铜带外导体7、物理发泡绝缘体9及螺旋皱纹铜管内导体10组成，物理发泡体绝缘体9主要由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、成核剂及N₂或CO₂气体按一定的比例混合组成，介电常数较低。在纵包铜带外导体7上沿电缆轴向开有周期性的倾斜矩形或八字形倾斜矩形缝隙8，缝隙8的大小、倾斜角度及节距不同，电缆的工作频率、传输损耗和耦合损耗不同。

但是，经实验证明，现有的漏泄电缆传输损耗大，耦合损耗也大，50-32型漏泄电缆覆盖距离仅有139米，而50-42型漏泄电缆覆盖距离也仅有279米。目前城市轨道交通车地无线传输信号系统要求的中继段最短距离不得小于300米，即使使用较为常用且性能指标良好的50-42型漏泄电缆，也不能满足系统的技术要求，若进行信号系统覆盖，必须增加昂贵的直放站做代价，最终会导致信号系统的成本大幅度增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种车地无线传输信号系统用漏泄电缆，能够很好地解决现有漏泄电缆传输距离短、传输损耗大的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

车地无线传输信号系统用漏泄电缆，包括外护套、纵包铜带外导体、物理发泡绝缘体和螺旋皱纹铜管内导体，在所述纵包铜带外导体上沿漏泄电缆轴向设置有多个异形缝隙，异形缝隙为矩形，且在矩形的一个长边中部向对边延伸形成等腰梯形突出部，等腰梯形突出部底边的中心点与所在矩形长边的中心点重合，相邻的两个异形缝隙上的等腰梯形突出部方向相反，多个异形缝隙沿纵包铜带外导体的轴向排列，相邻的两个异形缝隙之间的漏泄电缆与这两个异形缝隙中的任意一个组成天线阵，相邻的两个异形缝隙之间的距离与这两个异形缝隙中任一个的长度之和为一个天线阵的长度，一个天线阵的长度为节距的一半。

所述异形缝隙的长度大于20mm小于40mm，异形缝隙的宽度大于3mm小于8mm。

所述等腰梯形突出部的短底边的长度大于10mm小于28mm，等腰梯形突出部的长底边的长度大于4mm小于36mm，等腰梯形突出部的高度大于0.9mm小于4.8mm，所述节距大于55mm小于110mm。

所述螺旋皱纹铜管内导体的波峰外径为14.2±0.2mm，波谷外径为12.5±0.5mm，节距为9.0±0.5mm。

所述纵包铜带外导体的直径为34.5±0.5mm，所述物理发泡绝缘体的直径为34.0±0.5mm，所述外护套的直径为38.8±0.5mm。

所述物理发泡绝缘体采用物理发泡聚乙烯绝缘体制成。

在所述纵包铜带外导体的表面沿圆周方向还设置有一层绕包带，所述绕包带由阻燃材料或非自燃材料制成。

本实用新型能够满足城市轨道交通领域车地无线传输信号系统的多个频段的传输信号要求，同时漏泄电缆传输损耗小，传输距离远，漏泄电缆耦合场强波动平坦性较好；物理发泡绝缘体采用发泡新材料，提高了电缆的发泡度，降低了绝缘体的介电常数，同时内导体采用螺旋皱纹铜管结构，物理发泡绝缘体发泡度高，使整个电缆的重量轻，铺设方便。

附图说明

图1为现有的50-32型车地无线传输信号系统用漏泄电缆结构示意图；

图2为现有的50-42型车地无线传输信号系统用漏泄电缆结构示意图；

图3为本实用新型所述车地无线传输信号系统用漏泄电缆结构示意图；

图4为本实用新型所述实施例一中的缝隙结构示意图；

图5为本实用新型所述实施例二中的缝隙结构示意图；

图6为本实用新型在车地传输信号频率为2500MHz时的耦合损耗波形；

图7为本实用新型在车地传输信号频率为2400MHz时的耦合损耗波形；

图8为本实用新型在车地传输信号频率为1800MHz时的耦合损耗波形；

图9为本实用新型在车地传输信号频率为1700MHz时的耦合损耗波形。

具体实施方式

如图3所述，本实用新型包括外护套11、纵包铜带外导体12、物理发泡绝缘体14和螺旋皱纹铜管内导体15，物理发泡绝缘体14采用物理发泡聚乙烯绝缘体制成，物理发泡聚乙烯绝缘体由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、成核剂及干燥的高纯度的CO₂气体混合而成，物理发泡聚乙烯绝缘体与现有绝缘体相比，提高了绝缘体的发泡度，使其发泡度达到81％，比现有漏泄电缆绝缘体的发泡度提高了3％，从而减少了由绝缘体引起的传输损耗；螺旋皱纹铜管内导体15的波峰外径为14.2±0.2mm，波谷外径为12.5±0.5mm，节距为9.0±0.5mm，从而减少了由内导体引起的传输损耗；纵包铜带外导体12的直径为34.5±0.5mm，物理发泡绝缘体14的直径为34.0±0.5mm，外护套11的直径为38.8±0.5mm，外护套11采用阻燃材料或非自然材料制成，使电缆的结构更加匀称。

实施例一：

如图3和图4所示，在纵包铜带外导体12上沿漏泄电缆轴向设置有多个异形缝隙13，异形缝隙13为矩形，且矩形的一个长边中部向对边延伸形成等腰梯形突出部，等腰梯形突出部底边的中心点与所在矩形长边的中心点重合，异形缝隙13的长度为w，在本实施例中，w取值为20mm＜w＜40mm，异形缝隙13的宽度为h，h的大小满足0.15w＜h＜0.2w，等腰梯形突出部的短底边的长度为a，a的大小满足0.5w＜a＜0.7w，等腰梯形突出部的长底边的长度为b，b的取值为0.2w＜b＜0.9w，在本实施例中，等腰梯形突出部的短底边位于矩形的长边上，等腰梯形突出部的高度为c，c的大小满足0.3h＜c＜0.6h，相邻的两个异形缝隙13上的等腰梯形突出部方向相反，多个异形缝隙沿纵包铜带外导体12的轴向排列，当漏泄电缆的一端注入射频功率信号时，相邻的两个异形缝隙之间的漏泄电缆与这两个异形缝隙中的任意一个组成天线阵，相邻的两个异形缝隙之间的距离d与这两个异形缝隙中任一个的长度之和为一个天线阵的长度，一个天线阵的长度为节距p的一半，即w+d＝0.5p，每一个天线阵确定了沿漏泄电缆轴向的临近场的频率响应信号的平坦度，节距p的大小满足 其中，p为节距，c为电磁波在导体中的传播速度，f为漏泄电缆工作的中心频率，为漏泄电缆绝缘体的相对介电常数，v为漏泄电缆的速度系数，在本实施例中，漏泄电缆的速度系数v取91％，节距p的取值为55mm＜p＜110mm。

在本实施例中，异形缝隙13的宽度为h的取值范围为3mm＜h＜8mm，等腰梯形突出部的短底边的长度a的取值范围为10mm＜a＜28mm，等腰梯形突出部的长底边的长度b的取值为4mm＜b＜36mm，由于等腰梯形突出部的长底边的长度b的大于短底边的长度a，故等腰梯形突出部的长底边的长度b的取值为10mm＜b＜36mm等腰梯形突出部的高度c的取值范围为0.9mm＜c＜4.8mm。

本实用新型所述漏泄电缆的其他指标如表1所示。

表1

频率/MHz	传输损耗dB/100m	耦合损耗dB
			1700	3.60	68
1800	3.80	69

2400	4.70	65
			2500	5.20	65

其中，耦合损耗为距漏泄电缆2米处测量的值。

漏泄电缆的传输距离L计算过程为：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{end}=P_{site}-L_1-L_2-L_3-L_4\\ L_1=\frac{a\×L}{100}\end{array}\right.$

可得到，漏泄电缆的传输距离 $L=\frac{(P_{site}-L_2-L_3-L_4-P_{end})\×100}{a}$

其中，P_site为车地无线信号系统基站功率，取20dBm；L₁为覆盖漏泄电缆的损耗；L₂为漏泄电缆2米处的耦合损耗；L₃为隧道效应及列车屏蔽损耗，取6dB；L₄为系统安全余量，取12dB；a为电缆传输损耗；L漏泄电缆的传输距离；P_end为车地无线信号系统最小接收功率电平，取-85dBm。

在车地无线传输信号的频率为2500MHz时，漏泄电缆的传输距离由此可知，本实用新型的漏泄电缆覆盖长度长达423米，比现有的漏泄电缆的覆盖长度长至少100米。

图6为本实用新型所述漏泄电缆在车地传输信号频率为2500MHz时的耦合损耗波形，图7为本实用新型所述漏泄电缆在车地传输信号频率为2400MHz时的耦合损耗波形，图8为本实用新型所述漏泄电缆在车地传输信号频率为1800MHz时的耦合损耗波形，图9为本实用新型所述漏泄电缆在车地传输信号频率为1700MHz时的耦合损耗波形。

由以上计算及图6至图9可知，本实用新型不仅能够满足城市轨道交通领域车地无线传输信号系统的多个频段的传输信号要求，且传输损耗小，耦合损耗小，传输距离远，能够很好地应用于车地无线传输信号系统。

实施例二：

如图3和图5所示，在本实施例中，等腰梯形突出部的短底边位于矩形的长边上，等腰梯形突出部的长底边的长度为a，a的大小满足0.2w＜b＜0.9w，等腰梯形突出部的短底边的长度为b，b的取值为0.5w＜a＜0.7w。

在本实施例中，等腰梯形突出部的短底边的长度b的取值为10mm＜b＜28mm，等腰梯形突出部的长底边的长度a的取值范围为4mm＜a＜36mm，由于等腰梯形突出部的长底边的长度a的大于短底边的长度b，故等腰梯形突出部的长底边的长度a的取值范围为10mm＜a＜36mm，等腰梯形突出部的高度c的取值范围为0.9mm＜c＜4.8mm。

Claims (7)

1.车地无线传输信号系统用漏泄电缆，包括外护套、纵包铜带外导体、物理发泡绝缘体和螺旋皱纹铜管内导体，其特征在于：在所述纵包铜带外导体上沿漏泄电缆轴向设置有多个异形缝隙，异形缝隙为矩形，且在矩形的一个长边中部向对边延伸形成等腰梯形突出部，等腰梯形突出部底边的中心点与所在矩形长边的中心点重合，相邻的两个异形缝隙上的等腰梯形突出部方向相反，多个异形缝隙沿纵包铜带外导体的轴向排列，相邻的两个异形缝隙之间的漏泄电缆与这两个异形缝隙中的任意一个组成天线阵，相邻的两个异形缝隙之间的距离与这两个异形缝隙中任一个的长度之和为一个天线阵的长度，一个天线阵的长度为节距的一半。

2.如权利要求1所述的车地无线传输信号系统用漏泄电缆，其特征在于：所述异形缝隙的长度大于20mm小于40mm，异形缝隙的宽度大于3mm小于8mm。

3.如权利要求2所述的车地无线传输信号系统用漏泄电缆，其特征在于：所述等腰梯形突出部的短底边的长度大于10mm小于28mm，等腰梯形突出部的长底边的长度大于4mm小于36mm，等腰梯形突出部的高度大于0.9mm小于4.8mm，所述节距大于55mm小于110mm。

4.如权利要求3所述的车地无线传输信号系统用漏泄电缆，其特征在于：所述螺旋皱纹铜管内导体的波峰外径为14.2±0.2mm，波谷外径为12.5±0.5mm，节距为9.0±0.5mm。

5.如权利要求4所述的车地无线传输信号系统用漏泄电缆，其特征在于：所述纵包铜带外导体的直径为34.5±0.5mm，所述物理发泡绝缘体的直径为34.0±0.5mm，所述外护套的直径为38.8±0.5mm。

6.如权利要求5所述的车地无线传输信号系统用漏泄电缆，其特征在于：所述物理发泡绝缘体采用物理发泡聚乙烯绝缘体制成。

7.如权利要求6所述的车地无线传输信号系统用漏泄电缆，其特征在于：在所述纵包铜带外导体的表面沿圆周方向还设置有一层绕包带，所述绕包带由阻燃材料或非自燃材料制成。