泄漏电缆的性能分析

《移动通信》2002年第6期 孝敬父母演讲稿

漏泄电缆的性能分析

肖远强 深圳市地铁有限公司

张武军 深圳市赛格通信有限公司

【摘要】 无线通信网正在不断增加，系统设计的要求主要是：尽量地扩大覆盖、提高通信质

量、增加系统容量。为了在隧道和建筑物内提供可靠的覆盖，漏泄电缆得到了广泛的应用。

本文就影响漏泄电缆指标的主要因素、漏泄电缆的综合性能、工程中要注意的问题作一简单

介绍。

1 漏泄电缆的机理

普通同轴电缆的目的是将射频能量从一端传输到另一端，并且希望有最大的横向屏蔽，

使信号不能穿透电缆以避免传输过程中的射频能量的损耗。但是，漏泄电缆的设计目的恰恰

是特意减小横向屏蔽，使得电磁能量可以部分地从电缆内穿透到电缆外，当然，电缆外的电

磁能量也将感应到电缆内。

单芯线或双绞线是漏泄馈体，允许外导体漏泄的同轴电缆或波导也是漏泄馈体。但是单

芯线或双绞线对高频而言其传输衰减太大，而波导尺寸很大（<3GHz时）并且造价相当昂贵，

因此，得到广泛应用的漏泄馈体是同轴漏泄电缆——其传输衰减cpu和内存 、成本和安装都和普通电缆

接近。

漏泄电缆一般是用簿铜皮作为外导体，在外导体上开切不同形式的槽孔。按漏泄机理的

不同，漏泄电缆可以分为两类：耦合型和辐射型。

耦合型漏缆的外导体上开的槽孔的刷牙的正确步骤 间距远小于工作波长。电磁场通过小孔衍射，激发电

缆外导体外部电磁场，因而外导体的外表有电流，于是存在电磁辐射。电磁能量以同心圆的

方式扩散在电缆周围。外导体轧纹、纹上铣孔的电缆是典型的耦合型漏缆。

辐射型漏缆的外导体上开的槽孔的间距与波长（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。唯有非常精确的槽孔结构和对于特定的窄频段才会产生同相迭加。

外导体上开着周期性变化的槽孔是典型的辐射型漏缆。

耦合型漏泄是漏缆外导体上的表面波的二次效应，而辐射型漏泄是由外导体上的槽孔直

接辐射产生。耦合型电缆适合于宽频谱传输，漏泄的电磁能量无方向性，并随距离的增加迅

速减小。辐射型漏缆与工作频率密切相关，漏泄的电磁能量有方向性，相同的漏泄能量可在

辐射方向上相对集中，并且不会随距离的增加而迅速减小（对特定频率和指定方向，耦合损

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耗比较小）。

因此，根据不同的应用场合可选择不同类型的漏泄电缆，如专网之隧道覆盖可选辐射职业体验报告 型，

而公网之室内分布系统可选择耦合型。一般而言，漏泄电缆存在耦合和辐射两种漏泄模式，

所谓耦合型和辐射型指的是漏泄以耦合为主或以辐射为主。

2 损耗分析

电缆的内外导体、介质和护套的材料和物理结构及其工艺决定了电缆的电性能和物理性

能，而漏泄电缆外导体上的槽孔结构（槽孔形状、槽孔大小、排列密度、排列帧式）决定了

电缆内电磁能量和外部环境的不同交互方式，因而将影响电缆几乎所有的电性能指标。

漏泄电缆主要电性能指标有：频率范围、特性阻抗、耦合损耗、传输衰减、总损耗的动

态范围、驻波比、传输时延。主要物理性能指标有：绝缘电阻、绝缘介质强度（耐压）、阻燃

和烟毒性能、抗扭力和弯曲性能、密封性。

如上所述，漏泄电缆类似于传输线和天线的组合体，用途是增强沿线的场强覆盖。对无

线系统而言，至关重要的是漏缆的总损耗指标（电缆纵向传输衰减加横向耦合损耗），选取最

小的系统损耗以使服务距离最远是系统设计的目标。

2．1 传输衰减

衰减系数是描述电缆内部所传输电磁能量损失程度的重要指标。

导致同我们的节日春节 轴电缆传输衰减有两个因素：导体损耗和介质损耗。对于漏缆，由于部分电磁能

=⋅f+⋅f+−−−(1)

123

量被辐射，还存在漏泄损耗。漏缆纵向传输衰减系数可以用如下公式表述：

其中

=给定频率的衰减系数（dB/100m）

=导体的损耗系数

1

=介质的损耗系数

2

=漏泄的损耗系数

3

f

=频率（MHz）

导体损耗与频率及有关。取决于导体的阻抗和尺寸，粗电缆的导体损耗显然较低。

11

因为趋肤效应，粗电缆的内导体可以用铝材而在表层敷铜或者使用空心铜管。对于漏缆，外

导体表层的导电率也应尽量大。

22

由介质的相对介电常数和损耗因子决定，用发泡聚乙烯（目有关。

介质损耗与频率及

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前多是采用注入氮气的物理发泡方法，发泡度可达80%）作为介质材料时其损耗系数最小。

漏泄损耗系数取决于电缆的槽孔结构，同时也将受频率及电缆周边环境影响。

3

2．2 耦合损耗

耦合损耗是描述漏泄电缆辐射量及可接收量的综合指标。耦合损耗值定义为：电缆内的

信号与离开电缆特定距离（一般为2米）处的/2偶极天线所接收的信号之比（dB）。

显然，耦合损耗越小（漏泄越多）则传输衰减越大，但可以选择槽孔结构以使辐射能量

尽量多而使因漏泄附加的传输衰减尽量小（上述的辐射型漏缆就是一例）阳的成语 。在设计或选型过程

中，可以驾驭的因素有：槽的大小、形状、帧式、以及间距等。

对耦合型漏缆，频率增高会减小耦合损耗，故一定程度上会补偿因频率增高而增大的传

输衰减。

由于影响是相互的，也可以用类似的方法分析技能竞赛 外界天线的信号向电缆的耦合。

2．3 总损耗

漏缆总损耗指标是链路设计的依据，它定义为电缆传输衰减与耦合损耗之和。

漏缆总损耗不得超过允许的系统损耗（发射功率-接收灵敏度）。以蜂房系统为例，其许

可的系统损耗典型值为130dB，而共用器、屏蔽和其它因素引起的衰减会有15dB左右，因此，

考虑系统余量，漏缆总损耗应不超过105dB。

上述耦合损耗是建立在天线离漏缆为2米的前提下的，假定天线距离是6米而不是2米

的话，所测得的耦合损耗会大大约5dB。

图1给出两条尺寸相同但漏泄量不同的漏缆的总损耗示意，其中漏缆②的辐射大于漏缆

①，传输衰减于是也大于①。可以看出，随着长度的增加，辐射较大的漏缆②的总损耗将超

过漏缆①并且其动态变化比较大。

总

损

耗

(

d

B

)

长度(米)

传输衰减

①

②

耦合损耗

①

②

图1 传输衰减+耦合损耗=漏缆总损耗

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2．4 总损耗的动态范围

由移动台相对于漏缆的位置变化而引起的移动台和基站之间的环路损耗之变化相当大。

只有基站和移动台时，总损耗的波动变化不是问题，因为基站和移动台都有很大的动态适应

范围：自动增益控制(AGC)可以补偿远-近效应以及因屏障和多径引起的瑞利衰落。

但是一旦引入中继器（尤其是光中继），上行信号的动态范围就成了问题：如果信号电平

太低，可能被噪声淹没；如果信号太强，会引起波带内的互调。可以在中继设备端下功夫：

如采用低噪声放大器以增加灵敏度；采用选频中继器以抑制互调干扰；或在宽频中继器中采

用前馈技术增加线性。

然而，让漏泄电缆的总损耗曲线平坦些是最为有利的。

两个因素影响总损耗的动态范围：传输衰减的渐增；耦合损耗的抖变（瑞利衰落）。

A. 减小动态范围

损耗的动态范围对于系统设计是十分重要的，各收发信机都对其有要求。

沿着漏缆向前，总损耗（传输衰减加耦合损耗）在增加。因此，沿向逐步减小耦合损耗

以补偿纵向传输衰减，电缆的可用长度会显著增加。按耦合损耗逐步递减（相对漏泄量递增）

的原理分段设计槽孔结构（譬如槽孔由稀变密）可以减小全段漏缆的总损耗动态范围——即

沿线的实际场强分布较之常规漏缆会比较均匀，如图2所示。

总

损

耗

(

d

B

)

耦合损耗

长度(米)

传输衰减

B. 耦合损耗的抖变和“接收概率”

由于不同相位的信号叠加，耦合损耗的采样值沿电缆纵向是抖动变化的，见图3。

通常所说的耦合损耗值应理解为概率统计值。以某种形式来规范表述这种抖变既是需要

图2 分段降低耦合损耗以减小动态范围

也利于系统的可靠设计。我们基于接收概率来得到特定的耦合损耗值。

总

损

耗

(

d

B

)

5

%

长度(米)

动态范围

95

%

50

%

图3 由耦合损耗的抖变导出的接收概率曲线

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常用的是用50%和95%概率值。

50%接收概率值——耦合损耗的测量数据50%好于（小于）该值。

95%接收概率值——耦合损耗的测量数据95%好于（小于）该值。

用95%接收概率值作为耦合损耗值比较接近实际需要，由38礼物 此确定的该损耗值大于50%接

收概率损耗值。同样，可以计算出5%概率值。95%概率损耗鲶鱼怎么钓 值及95%概率与5%概率损耗值

之差（衡量抖变）是链路设计的一个依据。

2．5 系统余量设计时需考虑的因素

从基站至移动台 从移动台至基站

基站发射机输出功率 移动台发射机输出功率

跳线电缆损耗 移动台天线损耗或增益

功率分支器损耗 耦合损耗

漏缆传输衰减 要求的系统余量

中继器增益 漏缆传输衰减

耦合损耗 中继器增益

要求的系统余量 功率分支器损耗

移动台天线损耗或增益 跳线电缆损耗

移动台接收灵敏度 基站接收灵敏度

3 环境影响

安装位置

漏缆的安装位置对耦合损耗的影响很大。安装时，应使电缆轴线与墙壁保持20cm以上的

悬距，而电缆离墙壁拐角至少要保持1米远。

金属支架

安装漏泄电缆应选用非金属支架，周期性出线的金属支架会一定程度上影响漏泄电缆内

的驻波。

油污和水份

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漏泄电缆护套上堆积的含有盐份或金属粒子的灰尘、油污是潜在的损耗因素，能增大传

输衰减。

辐射型漏缆的开孔方向

漏缆外导体上有一系列的开孔，为得到最小的耦合损耗和最小的场强波动，必须将漏缆

的开孔方向朝向移动设备。