CN214124130U

CN214124130U - 一种介质填充的漏泄圆波导传输线

Info

Publication number: CN214124130U
Application number: CN202023305185.7U
Authority: CN
Inventors: 肖可成; 郭志宏; 代康; 钱熙文; 唐青; 郭雪雅
Original assignee: Jiangsu Trigiant Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Trigiant Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2030-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种介质填充的漏泄圆波导传输线，包括塑料杆、外导体、护套层；塑料杆由内至外依次包括芯层及外皮层，外皮层包覆在芯层上；外导体包覆在塑料杆上，外导体的外表面沿外导体的长度方向设有若干槽孔；护套层包覆在外导体上。利用本实用新型的技术方案，以塑料杆作为内衬层的介质填充的漏泄圆波导传输线相对于传统的全金属铜空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，可以避免在运输或施工布放过程中的损坏。

Description

一种介质填充的漏泄圆波导传输线

技术领域

本实用新型涉及通信传输技术领域，具体涉及一种介质填充的漏泄圆波导传输线。

背景技术

在相对封闭环境中的无线信号覆盖一直是通信工程中致力解决的问题之一，尤其在微波、毫米波频率通信中，由于高频电磁波的反射强烈、多径干扰等因素导致信号空间及穿透传输损耗过大。在地铁通道、隧道、山洞、矿井等环境的5G通信中，常规的射频同轴漏泄电缆由于产品结构本身的传输截止频率和纵向损耗的影响难以满足信号覆盖要求，需要寻求更高性能产品来替代。漏泄波导因具有传输频带宽、传输信号稳定、损耗低而在微波、毫米波段得到了广泛的应用。

目前所使用的漏泄波导均是在波导的基础上通过不同的开缝形式，从而达到向外辐射能量的目的。圆形漏泄波导在实际生产过程中的工艺实现难度很大，主要原因在于：首先，要生产通信性能良好的圆形波导产品，需保证圆波导的椭圆率和长度方向上的外径偏差在极小的公差范围内。而在圆波导基础上加工漏泄圆波导，又需要在构成圆形波导的管壁上开槽孔，这样的工艺操作很容易破坏圆波导管沿长度方向的一致性。其次，传统的圆形波导是通过多次反复拉拔金属管粗坯，逐步分段定型的工艺方式，生产效率低，不能实现大长度的漏泄圆波导的连续生产，也难以保障产品的一致性和稳定性。常规的空心金属波导管，若内部无介质支撑，本身的机械强度较低，而在做成漏泄波导之后，槽孔结构的存在使得漏泄波导的机械强度进一步降低，从而要求漏泄波导必须增加金属管的厚度，才能保证一定的机械强度，使得金属的使用量大大增加，制造成本急剧升高。在安装过程中，空心金属波导管也容易因受到磕碰等外力而变形，导致产品传输性能变差，近一步在长期运行过程中容易受外界潮气入侵，导致产品传输性能不稳定，而排除潮气等后期维护成本高。

实用新型内容

鉴于以上现有技术存在的缺点，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种性能稳定、制作方便的介质填充的漏泄圆波导传输线。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种介质填充的漏泄圆波导传输线，包括：

塑料杆，其由内至外依次包括芯层及外皮层，所述外皮层包覆在所述芯层上；

外导体，所述外导体包覆在所述塑料杆上，所述外导体的外表面沿所述外导体的长度方向周期性地设有若干槽孔；

护套层，所述护套层包覆在所述外导体上。

通过采用上述技术方案，将塑料杆作为一种介质填充的漏泄圆波导传输线的内衬层，可以防止外界潮气侵入传输线内，从而影响传输线的电气性能。同时，以塑料杆作为内衬层的一种介质填充的漏泄圆波导传输线相对于传统的全金属铜空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，可以避免在运输或施工布放过程中的损坏。

在本实用新型的一实施例中，所述芯层为发泡的聚烯烃材料。

在本实用新型的一实施例中，所述外皮层为未发泡的聚烯烃材料。

在本实用新型的一实施例中，所述芯层与所述外皮层所用材料的介电常数小于2.25F/m。

通过采用上述技术方案，一方面可以防止长期工作中外界潮气入侵传输线，从而影响所述一种介质填充的漏泄圆波导传输线的传输性能；另一方面所述芯层与所述外皮层采用相对介电常数小于2.25F/m，可以减少所述填充物对高频信号传输的影响。

在本实用新型的一实施例中，所述塑料杆的椭圆率为0.001，所述塑料杆的直度每米不大于3mm。

在本实用新型的一实施例中，所述外导体为单层铜塑复合膜，其包括一铜层及一塑料层，所述铜层的厚度范围为0.1-0.2mm，所述塑料层的厚度范围为0.08-0.2mm。

在本实用新型的一实施例中，所述铜层上设有周期性的槽孔，所述塑料层未设置孔槽。

在本实用新型的一实施例中，所述槽孔的长度范围为10-35mm，宽度范围为3-6mm。

在本实用新型的一实施例中，一个周期内的所述槽孔的数量为1-4个。

通过采用上述技术方案，所述槽孔的设计可以使电磁场辐射到所述外导体外部，且槽孔尺寸及数量的设置，可以同时满足传输信号的工作频率、外部环境、用户要求盲区内信号覆盖强度等要求。

在本实用新型的一实施例中，相邻两个所述槽孔之间相互平行。

通过采用上述技术方案，可以信号覆盖的强度。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种介质填充的漏泄圆波导传输线的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种介质填充的漏泄圆波导传输线的截面示意图；

图3为本实用新型提供的单层铜塑复合膜的结构示意图；

图4为本实用新型提供的X型槽孔的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种介质填充的漏泄圆波导传输线，介质填充的漏泄圆波导传输线由内至外依次设有塑料杆1、外导体2及护套层3。塑料杆1由内至外依次包括芯层11及外皮层12，所述外皮层12包覆在所述芯层11上。外导体2包覆在塑料杆1上，也就是说，外导体2包覆在外皮层上，并且外导体2的外表面沿外导体2的长度方向设有若干槽孔21。护套层3包覆在外导体2上。在本实施例中，外导体2通过一体化纵包的方式包覆在塑料杆1上。在本实施例中，外导体2为单层铜塑复合膜，其包括一铜层22及一塑料层23，铜层22为铜带，例如是TU2型无氧铜，铜层22的厚度范围为0.1-0.2mm，塑料层23可以采用乙烯丙烯酸共聚物或者乙烯甲基丙烯酸共聚物制成，塑料层23的厚度范围为0.08-0.2mm，铜层22上开设有槽孔21，塑料层23上未开设槽孔21，将带有槽孔21的铜塑复合膜作为圆波导的外导体2，提高了生产效率。铜塑复合膜厚度的选择需要既能够满足通信要求，也不会影响一种介质填充的漏泄圆波导传输线的性能。进一步地，根据高频电磁场在金属导体中传输的趋肤深度计算公式：

其中：δ为趋肤深度，ω为角频率，Μ为磁导率，ρ为电阻率，通过计算可得：

因此，铜塑复合膜的铜层22厚度可以满足高频下的通信要求，可以作为一种介质填充的漏泄圆波导传输线的外导体，且不会影响介质填充的漏泄圆波导传输线的高频电气性能。本实用新型采用塑料杆作为介质填充的漏泄圆波导传输线的内衬层，可以防止外界潮气侵入传输线内，从而影响传输线的电气性能。同时，以塑料杆作为内衬层的介质填充的漏泄圆波导传输线相对于传统的全金属铜空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，遇到需要弯曲的环境安装更加方便，也可以避免在运输或施工布放过程中的损坏。

如图1至图2所示，在本实施例中，塑料杆1为双层结构，由内到外分别是芯层11和外皮层12，芯层11为物理发泡后低密度的聚烯烃材料，或者其它介电常数性能优良的材料。外皮层12为未发泡的低密度聚烯烃材料，或者其它与芯层材料的介电常数性能相同或相近的材料，芯层11与外皮层12所用材料的介电常数均小于2.25F/m。本实施例将塑料杆作为波导内衬层，可以提高一种介质填充的漏泄圆波导传输线的结构稳定性及电气性能稳定性。同时，一方面，可以防止传输线在长期运行过程中，周边环境中的潮气逐渐侵入，从而影响漏泄波导的电气性能，另一方面，塑料材质更具有弹性和可恢复性，可防止在运输或施工布放过程中的损坏，进一步提高产品结构的稳定性。在本实施例中，塑料杆1的外径可以根据通信工作频率及漏泄圆波导的截止频率，按照公式来选取。例如，漏泄圆波导中高频信号传输受截止波长的限制，也就是当漏泄圆波导中传输主模分别为TE₁₁时和TM₀₁时，对应的截止波长，漏泄圆波导的直径可根据以下公式进行推导:λc＝3.412*D/2，λc＝2.61*D/2，其中，λc为截止波长；D为漏泄圆波导的直径，也就是本实施例中塑料杆1的外径，塑料杆1的外径应控制在偏差小于±0.05mm、椭圆率为0.001、直度每米不大于3mm。当然，在实际应用中，对于漏泄圆波导而言，其波导信号的传输和漏泄还需要区分漏泄圆波导的等效介电常数εg大于等于和小于1这两种情形，而εg由芯层11的介电常数、波导工作频率、波导截止波长等参数决定。因此，要确定漏泄圆波导的外径尺寸，需同时考虑塑料杆内芯层11的等效介电常数、波导管的工作辐射模式、工作频率、波导截止波长、用于漏泄信号的槽孔大小和周期等等。在本实施例中，护套层3为聚烯烃，但不限于此，也可以是阻燃聚烯烃、聚氟乙烯等材质，只要能够保护波导组件不受机械损伤的目的，同时在需要时具有阻燃功能即可。

如图1至图2所示，在本实施例中，槽孔21是周期性排布，一个周期内可以有1-4个槽孔21，此处不做限制，可以根据实际需求进行设置。在本实施例中，槽孔21的长度范围为10-35mm，宽度范围为3-6mm。在本实施例中，槽孔21的形状为长方形，但不限于此，也可以是椭圆形孔、X型孔、裂变孔、L型孔、U型孔、E型孔、T型孔、三角形孔、多边形孔等等，槽孔21可以使电磁场辐射到外导体2外部，且槽孔尺寸及数量的设置，可以同时满足传输信号的工作频率、外部环境、用户要求盲区内信号覆盖强度等要求。在本实施例中，周期性设置的槽孔21沿外导体2长度方向平行排列设置，槽孔21的方向可以是竖直的、倾斜的或者水平的，例如，以外导体2长度方向从左往右为第一方向，槽孔21与第一方向的夹角可以呈-45度。槽孔21可以切割波导壁上的表面电流，从而向外辐射电磁波，外导体2上的槽孔使波导内部电磁场和外界电波之间产生耦合。在本实施例中，槽孔21是以一定的间距P为周期在外导体2长度方向上进行排列，一个周期内可以设置多个槽孔21，多个槽孔21的中心点连线与第一方向所在的水平面平行。当槽孔21的方向为倾斜时，切割的电流可以分解为垂直与开槽方向的电流与平行于开槽方向的电流，一个周期内槽孔21的数量增多可以扩展频带，但是槽孔21的数量增加后，槽孔21之间的相互干扰也会加强，因此，为了达到一个较好的效果，本实施例中一个周期内将槽孔21的数量设置为1-4个。进一步地，如图4所示，当槽孔21为X型孔时，从波导内部辐射出的电磁波可以实现正交叠加，两个互相垂直的线极化波E_x和E_y的大小基本相同，当极化轴比(辐射场的瞬时最大值与最小值之比)小于3dB时，可以实现圆极化工作模式，增强信号覆盖强度。节距P可以根据空间谐波产生原理的公式进行计算：

其中：P为周期性节距，C为光在真空中的传播速度，f₁为适用于5G通信的漏泄同轴电缆组件工作频带范围内最低工作频率，ε_γ为绝缘层相对介电常数，一个周期内相邻两个槽孔21间的中心间距Pn可根据下式计算；Pn＝P/(2(n+1))，其中：P为周期性节距，n为从1开始的正整数，代表第n+1次空间谐波。通过计算可得一系列周期相邻的槽孔21中心间距Pn如下：

单周期内的槽孔数量	1	2	3	4
					槽孔间的中心间距(mm)	——	28.6	14.3	9.5

由此可知，单周期内槽孔21数量越多，中心间距越小。本实用新型提供的圆形漏泄波导传输线可以在一定范围内产生均匀的信号场强，而不受周围环境的影响，通信可靠性高，也不存在通信盲区，接收信号更稳定稳定，不容易受到外来信号干扰。

综上所述，本实用新型提供了一种介质填充的漏泄圆波导传输线及其制造方法，将塑料杆作为漏泄圆波导的内衬层，可以防止外界潮气侵入波导管内，从而影响波导电气性能，同时塑料杆相对于传统的全金属铜(或铝)空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，可以防止运输或施工布放过程中的损坏，提高了产品的稳定性。

塑料杆采用物理发泡后的低密度聚烯烃材料，可以减小对漏泄圆波导在通信高频下传输性能的影响，实心外皮层可以进一步防止潮气侵入漏泄圆波导中，避免影响波导的电气性能。

本实用新型通过将带有槽孔的铜塑复合膜粘附在塑料杆上，可以直接形成圆形漏泄波导，不需要再在波导管壁上开孔，可以将圆波导的椭圆率和长度方向上的外径偏差控制在极小的公差范围内，并且提高了圆波导管沿长度方向的一致性。

本实用新型技术方案结构简单，可实现大长度的介质填充的漏泄圆波导传输线的连续生产，且可以保障产品的一致性和稳定性，从而提高了介质填充的漏泄圆波导传输线的工业化应用进程。

本实用新型以铜塑复合膜作为介质填充的漏泄圆波导传输线的外导体，代替了传统的金属铜(或铝)管作为漏缆波导，可以极大减少材料的消耗，整体降低了生产成本，并且使得一种介质填充的漏泄圆波导传输线弯曲性能优于传统的全金属铜(或铝)空管漏缆波导，整体重量减轻，方便了布放施工。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，包括：

塑料杆(1)，其由内至外依次包括芯层(11)及外皮层(12)，所述外皮层(12)包覆在所述芯层(11)上；

外导体(2)，所述外导体(2)包覆在所述塑料杆(1)上，所述外导体(2)的外表面沿所述外导体(2)的长度方向周期性地设有若干槽孔(21)；

护套层(3)，所述护套层(3)包覆在所述外导体(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述芯层(11)为发泡的聚烯烃材料。

3.根据权利要求1所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述外皮层(12)为未发泡的聚烯烃材料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述芯层(11)与所述外皮层(12)所用材料的介电常数小于2.25F/m。

5.根据权利要求1所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述塑料杆(1)的椭圆率为0.001，所述塑料杆(1)的直度每米不大于3mm。

6.根据权利要求1所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述外导体(2)为单层铜塑复合膜，其包括一铜层(22)及一塑料层(23)，所述铜层(22)的厚度范围为0.1-0.2mm，所述塑料层(23)的厚度范围为0.08-0.2mm。

7.根据权利要求6所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述铜层(22)上设有周期性的槽孔(21)，所述塑料层(23)未设置所述槽孔(21)。

8.根据权利要求6所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，所述槽孔(21)的长度范围为10-35mm，宽度范围为3-6mm。

9.根据权利要求8所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，一个周期内的所述槽孔(21)的数量为1-4个。

10.根据权利要求9所述的一种介质填充的漏泄圆波导传输线，其特征在于，相邻两个所述槽孔(21)之间相互平行。