泄漏电缆传输系统的设计与应用摘要：本文对泄漏同轴电缆传输系统的特点、适用场所和泄漏同轴电缆的结构特点及其主要技术参数作了简要介绍；并以某地铁隧道泄漏电缆传输系统设计为实例，详细说明了链路计算和系统设计方法，最后还介绍了自由空间电磁场场强的测试方法。
关键词：泄漏同轴电缆，地铁隧道，链路计算，场强测量abstract: in this paper, the leakage coaxial cable transmission system characteristics, application places and leak coaxial cable structural features and main technical parameters were briefly introduced; and with a subway tunnel leakage cable transmission system design, for example, a detailed description of the link calculation and system design method, at last, this paper introduces the electromagnetic field of the free space of the field test method.keywords: leakage coaxial cable, the subway tunnel, link calculation, the field measurement中图分类号： tm247 文献标识码：a 文章编号：隧道、地铁、矿井、车站和地下停车场等都是空间狭窄的特殊通信区域，影响无线信号正常传输；此外，由于车体对信号的遮挡，车辆行驶速度快，导至隧道内的通信信号极差，产生通信盲区。
采用泄漏同轴电缆分布覆盖解决方案，可以克服常规天线电磁场分布不均匀和频带窄等诸多弊病。
泄漏同轴电缆还适用于金属框架结构的建筑物，或者信号需要被限制在一个比较小的范围（几米）内。
信号覆盖范围可以被限定在一个特定的区域内，从而可以最大限度降低同频道干扰。
泄漏同轴电缆(leaky coaxial cable)简称为“漏缆”。
是一种可以安装在建筑物内及隧道内的无线覆盖设备，它可以解决在室外基站信号无法穿透建筑物的难题。
泄漏同轴电缆的结构与普通同轴电缆基本一致，由内导体、开有周期性槽孔的外导体和绝缘介质三部分组成，如图1所示。
电磁波在泄漏同轴电缆中纵向传输的同时，还通过外导体槽孔向外界辐射电磁波；外界移动设备发射的电磁场也可通过外导体槽孔感应到泄漏电缆内，并传送到无线基站(bts)的接收端。
当今，宽频泄漏电缆已经成为室内无线通讯系统的重要组成部分，包括第二代和第三代商业网络、紧急服务通讯网络、wlan、wimax 和移动电视等。
泄漏同轴电缆具有同轴电缆和天线的双重作用。
与传统的直放站＋转发天线、馈电系统相比,泄漏电缆分布式天馈系统具有以下特点：(1) 信号覆盖均匀，尤其适合地下停车场、隧道、矿井等狭小空间；泄漏电缆和传统天线辐射的电磁场分布相比，就像长日光灯管与电灯泡照明的亮度分布相比那样；如图2所示。
(2) 泄漏电缆是一种宽频带系统,其频段覆盖在45mhz－2ghz以上，适应现有各种无线通信体制，即可同时提供多种通信服务覆盖，例如可同时用于：cdma800、sm900、gsm1800、wcdma、1/4〞 1/2〞7/8〞 1-1/4〞 1-5/8 〞wlan等多种不同频段的无线通信系统；图1各种规格的泄漏电缆(3) 在障碍物多的复杂空间环境下，泄漏电缆通信的信号稳定、性能优异；(4) 泄漏电缆的始端与末端的场强差异较大；(5) 泄漏电缆价格较贵，但当多系统同时接入时可大大降低总体造价。
图2泄漏电缆与传统天线辐射电磁场分布比较一. 泄漏电缆的主要技术特性1.1泄漏电缆分类根据信号泄漏机理，泄漏电缆可分为：耦合型、辐射型和分段型三种类型。
1. 耦合型泄漏电缆：耦合型漏缆外导体上的槽孔间距远小于工作波长。
电磁波通过槽孔衍射；外导体表面波的二次效应电流，在电缆周围激发出电磁场，电磁场能量以同心圆的方式扩散，它辐射的电磁能量是无方向性的，并随着距离的增加迅速减小。
耦合型漏缆适合于宽频谱传输。
典型的耦合型漏缆结构是外导体上有轧纹，纹上铣椭圆形孔。
由于耦合型漏缆的传输频带宽，因此地铁专网无线通信系统一般都选用耦合型漏缆，在地铁里，一根漏缆可传输多路公网（gsm/cdma等）信号。
耦合型泄漏电缆一般有两类，一类是耦合损耗小而线路损耗较大，另一类是耦合损耗大而线路损耗小，可根据不同情况和不同用途选取。
2.辐射型泄漏电缆：辐射型漏缆的典型结构是在外导体上开着周期性变化的一字、八字形槽孔。
槽孔间隔约等于1／2工作频率波长，槽孔结构使得在槽孔处的信号产生同相迭加，但只在相应波长的窄频段才会产生同相迭加效应，因此工作频带较窄。
辐射型漏缆电磁能量相对集中在槽孔方向，并与电缆轴心垂直，辐射能量有方向性，并且不会随距离的增加而迅速减小。
耦合损耗在某一频段内保持稳定，适用于800－2200mhz频段。
3.分段型泄漏电缆：分段型漏缆是每隔一定距离在外导体上开槽口(分段槽孔)，分段的距离使电缆的线路损耗在某一频带内最小，并可随着电缆线路损耗的增加而增加开口数量，即不断增加泄漏量，从而增加传输距离。
表1是耦合型漏缆和辐射型漏缆两种泄漏电缆特性的比较。
1.2泄漏电缆的主要技术参数1. 频率范围：漏缆的工作频带宽度。
通过不同的外导体开槽设计，可以使漏缆在不同的工作频带上获得优化。
频率分段范围的规定：l：70 – 300 mhz t：300 – 500 mhz c：800 – 1000 mhz p：1700 – 2000 mhzu：2000 – 2300 mhz s：2300 – 2400 mhz2. 耦合损耗lc：耦合损耗lc是漏泄电缆区别于普通同轴电缆的一个重要指标，它是指泄漏电缆内的传输功率pt与自由空间接收到的信号功率pr之比。
是表征泄漏电缆与外界环境之间相互耦合程度的一个特征参数。
耦合损耗的定义和测量方法在 iec61196-4和gb/tl7737.4同轴通信电缆第4部分：辐射电缆分规范中有明确规定。
lc＝10lg(pt/pr)----------------------------------------------------------------- (1)式中：lc——耦合损耗，单位db；pt——漏泄电缆内的传输功率，w；pr——标准偶极子天线的接收功率，w。
式(1)表明，当泄漏电缆内传输同样大的功率pt，自由空间获得的接收功率pr越大时，耦合损耗lc就越小；也就是说，耦合损耗lc越小，自由空间获得的辐射能量越大。
耦合损耗lc与泄漏电缆外导体的槽孔设计和传输频率密切相关。
3. 传输损耗：传输衰减又称线路损耗或插入损耗，是指漏缆传输线路的线性损耗，以db/100m表示。
它随频率而变化，通常传输频率越高，漏缆的传输损耗越大。
4. 漏缆总损耗：漏缆总损耗是指传输损耗＋耦合损耗的总和。
是链路设计的依据。
系统链路计算时，漏缆的总损耗不得超过系统允许的最大损耗。
例如，如果系统允许的最大损耗的典型值为120db，应扣除系统共用器、环境屏蔽和其他因素引起约15db左右的衰减损耗，因此，漏缆的总损耗应不超过105db。
通常长度越短，漏缆总损耗也越小。
图3漏缆总损耗α=传输损耗+耦合损耗lc图3是两条尺寸相同，但耦合损耗不同的漏缆总损耗图。
漏缆②的耦合损耗(实线)小于漏缆(虚线)①，于是漏缆②的传输衰减就会大于①。
随着漏缆长度的增加，漏缆②的总损耗会超过漏缆①。
正常情况下的系统总损耗会随传输距离增加而增大，采用分段型可变衰耗泄漏电缆可显著地增加泄漏电缆的可用长度。
5. 实际环境中的系统总损耗在实际环境中（如隧道、建筑物或地下车库内），需考虑周围环境内导体的反射或界面的吸收损耗。
可通过以下途径处理：◆安装时使用使用图4所示的非金属支架，因为金属支架会影响漏缆内的驻波。
图4泄漏电缆的非金属安装支架◆保留15-17db的衰减损耗储备。
泄漏电缆的安装位置对耦合损耗的影响很大。
安装时，漏缆的轴线与墙壁或金属桥架应保持有20cm以上的距离。
不同开放空间的隧道或地下停车场、矿井等安装环境，会产生不同的多径效应，取决于隧道的形状、尺寸和材料等因素。
表2是耦合型泄漏电缆的主要技术特性；表3是辐射型泄漏电缆的主要技术特性；表4是分段型泄漏电缆的主要技术特性。
1.3 耦合损耗的测量耦合损耗lc源自电缆内的信号功率pt与自由空间一个半波偶极子接收天线收到的信号功率pr的比值：lc=10lg(pt/pr)（单位db）。
依照国际电工技术委员会标准iec 61196-4《同轴通讯电缆（第4部分:辐射电缆分规范）》和gb/t 17737.4介绍的自由空间测量方法如下：测量时将一个半波偶极子天线与漏缆保持d＝2m，并沿漏缆方向移动。
耦合损耗的采样值随测量位置的变化而变化。
测量数据还与半波偶极子天线与漏缆的相互方位（正交、垂直或平行）有关。
根据iec 61196-4规定，耦合损耗值是空间测量数据的平均值。
图5是耦合损耗的测试及计算图。
如果接收天线d的距离是6m，测得的耦合损耗会增大5db(即信号电平减小5db)。
图5耦合损耗的测试及计算图lc＝pin－[pr(d)－(pin－pout)d]--------------------------------------(2) 在 iec61196-4和gb/tl7737.4标准中，泄漏电缆的长度至少要10倍于测量频率下的波长，同时为确保测量有效，在95%覆盖接收率时，每半波长需要进行10次测量，才能作为计算耦合损耗的依据。
由于要求的测量点太多，因此耦合损耗的测量依靠人工是不可能实现的，必须借助计算机和自动测量系统耒完成。
由于某一处漏泄电缆内的传输功率等于电缆输入功率减去电缆输入端到该处的功率衰减，因此，局部漏缆的耦合损耗ac (z)计算公式如下：ac(z)=ne-（a×z）-nr(z)-------------------------------------------------------------- (3)式中：ac (z) ：局部漏缆的耦合损耗，单位db；ne ：漏缆输入端的电平，单位dbm；nr (z) ：测量天线处的接收电平，单位dbm；a ：漏缆的衰减常数(传输损耗)，单位db/km；z ：漏缆输入端到接收天线的距离，单位km。
耦合损耗lc可由ac50和ac95两个典型值来表征，◆ ac50(即50％覆盖率)耦合损耗：是指在50 %覆盖区测得的局部漏缆的耦合损耗平均值；◆ ac95(即95％覆盖率)耦合损耗：是指在95%覆盖区测得的局部漏缆的耦合损耗平均值。