漏泄同軸電纜簡介
絕緣採用高物理髮泡的均勻細密封閉的微泡結構，不僅較之傳統的空氣絕緣結構在特性阻抗、駐波係數、衰減等傳輸參數更加均勻穩定，而且可抵禦在潮濕環境中潮氣對電纜的侵入可能傳輸性能的下降或喪失，免除了充氣維護的煩惱，大大提高了產品的使用壽命和穩定可靠性，是當今世界上最先進的射頻和漏泄同軸電纜結構。
漏泄同軸電纜的基礎理論
簡 介： 在基站與移動站之間的通訊，通常是依靠無線電傳送。目前通訊業的不斷發展越來越要求基 站與移動站之間隨時隨地能接通，甚至要求在隧道中也是如此。然而在隧道中，移動通信用的電磁波傳播效果不佳。隧道中利用天線傳輸通常也很困難，所 以關於漏泄同軸電纜的研究也應運而生。無線電地下傳輸有著極其廣泛的用途，例如：
·用於建築物內、隧道內及捷運的移動通信（GSM，PCN/PCS，DECT…）
·用於地下建築的通訊，例如停車場、地下室及礦井
·公路隧道內 FM 波段（88-108MHz）信息的傳送
·公路隧道內無線報警電信號的轉發
·公路隧道內行動電話信號的傳送
·捷運或捷運隧道中的信號傳輸
圖 1 所示為一發射站位於隧道口的典型圖例。
圖 1 典型系統結構圖 隨著新型無線移動發射系統的發展，新型漏泄元件應能以較低的衰減轉發 900MHz 波段內的信號。
當前無線移動通信朝以下趨勢發展：
·趨向更高的使用頻段：使用頻段從 50-150 MHz 擴展至 450-900 MHz 甚至 1800-2200 MHz。
·要求通訊接通質量更高：數位化傳輸、高比特率，等等。
·在市區和以下特定範圍，具有更佳的綜合性能：隧道、地下機動車道、地下停車場等。
2. 漏纜的工作原理：
橫向電磁波通過同軸電纜從發射端傳至電纜的另一端。當電纜外導體完全封閉時，電纜傳輸 的信號與外界是完全螢幕蔽的，電纜外沒有電磁場，或者說，測量不到有電磁輻射。同樣地， 外界的電磁場也不會對電纜內的信號造成影響。
然而通過同軸電纜外導體上所開的槽孔，電纜內傳輸的一部分電磁能量傳送至外界環境。同 樣，外界能量也能傳入電纜內部。外導體上的槽孔使電纜內部電磁場和外界電波之間產生耦合。具體的耦合機製取決於槽孔的排列形式。
漏泄同軸電纜的一個典型例子是編織外導體同軸電纜。絕大部分能量以內部波的形式在電纜中傳輸， 但在外導體覆蓋不好的位置點上，就會產生表面波，沿著電纜正向或逆向向外傳播，且相互 影響。
無線電通信信號的質量通常因為電纜外界電波電平波動情況不同而相差很大。電纜敷設方式 和敷設環境對電纜輻射效果也有影響。大部分隧道內還有各種各樣金屬導體，比如沿兩側牆 面安裝的電力電纜、鐵軌、水管等等，這些導體將徹底改變電磁場的特性。
漏泄同軸電纜電性能的主要指標有縱向衰減常數和耦合損耗。
2.1 縱向衰減 衰減常數是考核電磁波在電纜內部所傳輸能量損失的最要特性。
普通同軸電纜內部的信號在一定頻率下，隨傳輸距離而變弱。衰減性能主要取決於絕緣層的 類型及電纜的大小。
而對於漏泄同軸電纜來說，周邊環境也會影響衰減性能，因為電纜內部少部分能量在外導體附近的外 界環境中傳播。因此衰減性能也受制於外導體槽孔的排列方式。
2.2 耦合損耗
耦合損耗描述的是電纜外部因耦合產生且被外界天線接收能量大小的指標，它定義為：特定 距離下，被外界天線接收的能量與電纜中傳輸的能量之比。由於影響是相互的，也可用類似 的方法分析信號從外界天線向電纜內的傳輸。
耦合損耗受電纜槽孔形式及外界環境對信號的干擾或反射影響。寬頻範圍內，輻射越強意味 著耦合損耗越低。根據信號與外界的耦合機制不同，主要分有下三種漏纜：
·輻射型（RMC） ·耦合型（CMC） ·泄漏型（LSC）
3 漏纜種類
3.1 輻射型漏纜（RMC） 輻射型電纜的電磁場由電纜外導體上周期性排列的槽孔產生的。槽孔間距（d）與工作波長（λ）相當（見圖 2），輻射型電纜的使用頻段可由以下不等式確定：（ -1） （1） =介質相對介電常數
圖 2 輻射型電纜示例
考慮下面的情形，電纜的外導體上開了一組周期性槽孔，禁止層的輻射機制類似於朝著電纜 軸向的一系列磁性偶極子的輻射。最簡單的例子是，外導體上每個相鄰小孔間距為半波長距 離，例如 100MHz 下為 1.5m。
輻射模式所有槽孔都符合相位迭加原理。只有當槽孔排列恰當及在特定的輻射頻率段，才會 出現此模式。也只在很窄的頻段下，才有低的耦合損耗。高於或低於此頻率，都將因干擾因 素導致耦合損耗增加。
電磁波的傳播方向如圖 4 所示呈放射狀發散。
3.2 耦合型漏纜（CMC） 耦合型電纜則有許多不同的結構形式，例如，在外導體上開一長條形槽，或開一組間距遠遠 小於工作波長的小孔（見圖 2.3）。還有就是兩側開縫。
圖 3 耦合型電纜示例
電磁場通過小孔衍射激發電纜外導體外部電磁場。電流沿外導體外部傳輸，電纜象一個可移 動的長天線向外輻射電磁波。因此，耦合型電纜亦等同於一根長的電子天線。
與耦合模式對應的電流平行於電纜軸線，電磁能量以同心圓的形式緊密分布在電纜周圍，並 隨距離的增加而迅速減小，所以這種模式也被稱為“表面電磁波”。這種模式的電磁波主要 分布在電纜周圍，但也有少量因隨機存在於附近的障礙物和間斷點（如吸收夾鉗、牆壁等） 而被衍射，如一部分能量沿徑向隨機衍射。
圖 4 表示這種模式電纜中的兩種輻射過程。
圖 4 輻射過程
3.3 漏泄型（LSC） 這種模式可理解為在一根非漏泄電纜中，插入一段漏泄電纜（如圖 5 所示）。
圖 5 漏泄型電纜示例
這一段漏纜等同於一個通過功率分配器與同軸電纜相連的定位天線。其中電纜內部只有一小 部分的能量轉變為輻射能。選擇相鄰漏泄段之間的合適間距，以便為不同頻段提供滿意的效 果。事實表明，10 至 50 米之間的間距可滿足 1000MHz 內的所有情形的通信。
這樣設計的漏纜型電纜，在同樣的條件下又可作為連續的補償饋線，且具有更好的衰減常數 和耦合損耗特性。
漏泄部分相當於有效的模式轉換器，可以控制電纜附近的電磁場強度大小，它是漏泄部分長 度和電氣性能的函式。
使用漏泄型電纜的系統的一個特點是漏泄部分長度占電纜總長度不到 2%～3%，這樣便減 少了由於輻射引起的附加損耗。這些模式轉換器有很低的插入損耗，通常只有 0.3 或 0.2dB， 因此使用這些模式轉換器引起的同軸電纜縱向衰減增加很小。
例如，圖 6 表示的是使用完全相同的等間距的模式轉換器後，場強沿電纜長度方向變化的情況。
圖 6 場強沿電纜長度方向變化
·X 軸表示的是模式轉換器在 X 軸上的位置，用“MC”表示。
·虛線表示的是天線接收可能性為 95%時的場強值，包括電纜的衰減和轉換器插入損耗。
·Px=95%功率接收可能性對應的電平與 Y 軸的交點
·P0=輸入功率
·Prmin=最低接收功率（靈敏度）
·Px 與 P0 之間差為漏纜的耦合損失
·95%功率衰減線與最低接收功率線交點表示電纜最大傳輸長度。
漏泄同軸電纜選用的依據
選擇適當的漏泄同軸電纜要看其套用的需要，選擇最合適的漏泄同軸電纜類型和規格由系統的設計和所有相關參數如使用頻率、傳輸距離等決定。選擇漏泄同軸電纜有兩個重要指標：傳輸衰減和耦合損耗。漏泄同軸電纜的系統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體從電纜散發出的電磁波在漏泄同軸電纜和移動接收機之間的路徑損耗或信號衰減。因此系統損耗可以說是整個漏泄同軸電纜的損耗。因此在實際套用中，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格一點。
在設計時要計算鏈路容量就得把所有發射器和接收機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。如果計算結果為正值，那就表示有足夠的容限允許環境發生變化，而系統仍可正常運行。
對漏泄同軸電纜而言，耦合損耗設計一般在55～85分貝之間。在狹長系統如隧道或捷運內，因為隧道或捷運本身能幫助提高漏泄同軸電纜的耦合性能，因此耦合損耗設計一般為75～85分貝，在這種條件下，把傳輸衰減減到最小非常重要。在建築樓宇內，漏泄同軸電纜耦合損耗設計一般在55～65分貝之間，因為樓內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，更重要的指標是漏泄同軸電纜能儘量多地發射信號，並穿透周圍地區。
一個準備擴展的系統，可以選擇傳輸衰減較小的漏泄同軸電纜。比如在辦公樓內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，今後就可以提供更高頻率上的服務或擴大服務覆蓋區。
在特定區域內增加線路可以擴大覆蓋面。在較高頻率上增加服務則會產生較高的損耗，所以選擇漏泄同軸電纜時應考慮在各種頻率上均能降低損耗的漏泄同軸電纜。有些寬頻漏泄同軸電纜覆蓋了幾乎所有主要的頻率，從900MHz上的蜂窩系統到1900MHz上的PCS服務，包括用於應急服務的超高頻系統。這些系統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頻寬，並能在同一根電纜上在完全不同的波段上和所有距離內提供各種服務。
在實際套用中，頻率反應和頻寬非常重要。一個頻寬中每個信道僅20千赫的系統，可以使用任一種電纜或天線。現在，新的PCS系統帶有象CDMA這樣的解調配置，要求1.2兆赫的頻寬，這時選擇漏泄同軸電纜就要注意頻寬應與解調配置相匹配。
在長達2～3公里的隧道中，應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。總的原則是電纜信號下降20分貝時，放大器就應介入補償20分貝的損耗。在裝有蜂窩系統的大樓，樓頂天線與樓內放大器連線可放大信號25～30分貝。漏泄同軸電纜可從這個放大器一直鋪設到要求的覆蓋區，那兒另外安裝一個放大器將信號提高25～30分貝。在實際套用中，一個或兩個放大器都可以，只要足以補償路徑損耗就行。
遠程監測用來跟蹤無人值守的大系統，對許多放大器都可以進行遠程監測。在遠程站點，一台PC機和一個軟體程式往往同時監測幾個系統，這在安裝多台放大器和其他設備的隧道內尤其實用。由於系統能及時發現問題所在，故可以在短時間內修復系統，不會影響正常的運行。
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並不是決定性的因素。市面上的漏泄同軸電纜電壓駐波比大多數在1.3以上，使用在現今的系統上已經足夠了。
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，它是一種特別設計的漏泄同軸電纜，通過特別設計外導體上開槽的形狀、大小和節距，以實現漏泄同軸電纜在某一頻率具有非常穩定的系統損耗，簡單地說，通過特別設計，漏泄同軸電纜縱向傳輸的衰減可以通過增加耦合損耗來補償，補償效果是使漏纜性能最佳化至使用頻率。
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：
寬頻帶漏泄同軸電纜的特點是：
寬頻性能在任何單一頻率均能維持最佳；
有密集的狹孔；
極受環境影響。
專用頻帶漏泄同軸電纜的特點是：
在特定的頻率下運作性能極佳；
相對少受環境因素影響；
在平行於漏泄同軸電纜方向，交叉極化較低，因此當使用數字通信系統時誤碼率較低，當使用模擬通信系統時將信號的扭曲最小化，並且傳輸損耗很小。
在垂直於漏泄同軸電纜方向，相鄰極化信號具有非常平的頻率回響，在整個頻段內波動非常小。
避免了過多的交叉極化，因此不會產生“雙線效應”或反射交叉極化，減少了損耗。
減少了多徑效應產生的問題。
可最佳化於幾段系統頻率，在這些頻率上與寬頻漏泄同軸電纜相比具有更加最佳化的電氣性能。
4. 選用漏泄同軸電纜的理論根據漏泄同軸電纜在系統設計時需要考慮的主要因素有：漏泄同軸電纜的系統損耗、各種接外掛程式及跳線的插損、環境條件影響所必須考慮的設計裕量、設備的輸出功率、中繼器的增益以及設備的最低工作電平。其中，漏泄同軸電纜的系統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，對於指定的工作頻率其大小主要由漏泄同軸電纜的規格大小來確定，規格大的漏泄同軸電纜系統損耗較小，傳輸距離相對長。
在設計時，首先，考慮到移動終端的輸出功率相對於固定設備較低，所以一般以移動終端的發射功率來確定漏泄同軸電纜的最大覆蓋長度。根據設備的最大輸出功率電平（手機為2W）和系統要求的最低場強（典型值﹣85dBm----﹣105dBm）確定出系統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，同時計算出某一規格的漏泄同軸電纜在指定工作頻率上的某一長度L所對應的傳輸衰減α×L, α為該漏泄同軸電纜的衰減常數。從而確定該漏泄同軸電纜的系統損耗值αs=α×L+Lc 。
第三，系統設計時還必須根據工作的環境留出一定的裕量M，此裕量牽涉的因素一般有以下幾點：
耦合損耗提供的數字為一統計測量值，必須考慮其波動性；
按50%耦合損耗值設計時，需留出10dB的裕量；
按95%耦合損耗值設計時，需留出5dB的裕量；
跳線及接頭的插損必須予以考慮；
捷運系統車體的禁止作用和吸收損耗也要考慮，根據經驗其推薦值 10dB到15dB
第四，確定漏泄同軸電纜的最大覆蓋距離：
因為系統損耗為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。
下面舉一個實際例子予以說明：
假設漏泄同軸電纜的規格為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α為27dB/KM
手機最大輸出功率為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
此結果說明在以上假設條件下，該種規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.結論
工程中對漏泄同軸電纜的選用既要考慮到工程敷設的環境因素，又要兼顧使用的設備參數以及工程系統擴展的需要，然後理論計算選用比較實用的漏泄同軸電纜規格，這樣既能滿足工程系統要求，又能節約工程成本。
