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1、GSM-R漏泄同轴电缆培训资料焦作铁路电缆工厂2010年3月目录1、漏泄同轴电缆介绍21.1、漏泄同轴电缆的发展与应用21.2、漏泄同轴电缆构成31.3、漏泄电缆工作原理51.3.1 漏泄电缆的类型和漏泄原理51.3.1.1 耦合型漏缆51.3.1.2 辐射型漏缆51.3.1.3 漏泄型漏缆71.4、漏泄电缆的性能指标81.4.1传输损耗81.4.2耦合损耗91.4.3 总损耗及其变化范围101.4.4 漏泄电缆的物理性能112、GSM-R漏缆介绍122.1、GSM-R漏缆无线覆盖技术要求122.3、GSM-R漏缆的技术特色132.2、GSM-R漏缆技术指标142.3、GSM-R漏缆厂验项目及
2、方法152.4、GSM-R漏缆现场测试项目及方法163、GSM-R漏缆夹具介绍163.1、GSM-R漏缆固定系统介绍173.1.1、GSM-R漏缆隧道内普通夹具安装图示173.1.2、GSM-R漏缆隧道内防火夹具安装图示183.1.3、GSM-R漏缆隧道外夹具图示193.1.4、GSM-R漏缆隧道外普通夹具安装图示203.1.5、GSM-R漏缆隧道外防火夹具安装图示203.2、GSM-R漏缆夹具安装注意事项214、GSM-R漏缆附件安装说明214.1、漏缆连接器安装说明214.2、漏缆DC-BLOCK安装说明255、GSM-R漏缆及附件型号265.1、GSM-R漏缆型号265.2、高速夹具型号
3、26#1、漏泄同轴电缆介绍1.1、漏泄同轴电缆的发展与应用漏泄同轴电缆(LeakyCoaxialCable),简称漏缆，英文缩写LCX。由于这种电缆具有同轴电缆和线型天线的双重功能，有时又被叫做辐射电缆(RadiatingCable)或同轴天线(CoaxialAntenna)。漏泄电缆，最初是为了解决地下隧道之类特殊环境内无线电波难以传输问题而发展起来的。早在1956年，美国蒙克(Monk)等人首先提出了漏泄通信原理,即在地下隧道中敷设一条泄漏传输线，使其与移动电台相连，用以代替隧道天线。20世纪60年代，美国、日本、西欧各国都相继开展了漏泄通信的研究工作。最初的研究集中在双传输线，利用其开放
4、的电磁场来实现泄漏通信。但是，人们发现双传输线敷设与维修都不方便，而且易受环境和气候的影响，只能用于VHF频段，因此应用范围大受限制。于是，转向各种类型漏泄电缆的研究和发展。八字形槽孔漏泄电缆，20世纪60年代末源于日本，具有耦合效率高、特性容易控制等优点，目前广泛应用于我国的铁路无线列调通信系统。椭圆形槽孔漏泄电缆由美国发明，横槽式漏泄电缆则是西德的专利，这两类漏泄电缆辐射特性的频带都很宽，其中横槽式漏泄电缆被大量采用。漏泄同轴电缆，是一种特殊的同轴电缆，与普通同轴电缆的区别在于：其外导体上开有用作辐射的周期性槽孔。普通同轴电缆的功能，是将射频能量从电缆的一端传输到电缆的另一端，并且希望有最
5、大的横向屏蔽，使信号能量不能穿透电缆以避免传输过程中的损耗。但是，漏泄电缆的设计目的则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。此外，漏泄电缆的场强覆盖比较均衡，应用涉及到80MHz至2800MHz的整个频谱，如表1.1所示。表1.1漏泄电缆的应用应用对象无线电广播无线寻呼公安消防无线对讲数字电视集群通信公众移动通信频率范围87108MHz140280MHz300400MHz410470MHz600800MHz860960MHz17201980MHz20002400MHz虽然单芯线或双绞线以及带槽波导也是泄漏馈体，但是单芯线或双绞线
6、的传输衰减太大，而带槽波导的尺寸惊人(3000MHz以下)且造价昂贵。因此，40年来，漏泄电缆的发展十分迅速，在众多领域得到愈来愈广泛的应用：(1)450MHz铁路无线列调通信及GSM-R铁路移动通信这是漏泄电缆最主要的应用领域，图1.1是其工作示意图。车站固定台发出的信号，经中继器传给隧道里的漏泄电缆，漏泄电缆一面向前传输一面向外辐射，其辐射信号被沿线行驶的列车移动台所接收。反之，列车移动台发出的信号，也可以通过漏泄电缆和中继器传到车站固定台。而且，在两个或多个移动台之间，也可利用该漏泄电缆实现直接相互通信。这样，就较好地解决了火车进隧道后无法收到列调无线信号的难题。图1.1漏泄电缆工作示意
7、图（2）公众移动通信公众移动通信的室内、地下和隧道覆盖，是漏泄电缆目前应用最多的领域。其主要优点是：延伸移动通信的覆盖范围比较方便，能较好地解决覆盖盲区，节省功率和频率资源，避免同其它无线系统的相互干扰。（3）矿山坑道通信早在1966年，为了提高生产效率及保障矿工安全，英国和比利时就开展了煤矿坑道VHF无线通信的研究工作，且很快集中研究漏泄电缆的应用问题，并于1970年建成世界上第一个煤矿坑道无线通信系统，通信距离达9公里。随后，应用漏泄电缆的矿山坑道通信得到了迅速发展。（4）有线电视系统有线电视系统采用泄漏电缆进行传输，主要好处是：节省有线传输器材，提高电视传输质量，电视机可以随意移动。（5
8、）资源保护系统1973年，为了保护自然资源地区或其它重要地区，加拿大科学家提出“导波雷达”（Guidedradar或Cableradar）概念，至今已经获得很大发展。导波雷达的基本原理是，在被保护区域的周界，敷设两条泄漏电缆，一条发射，一条接收，若有入侵者越过周界便产生报警。总而言之，漏泄电缆可以实现任何地方的无线通信，不论是否存在电磁波干扰都能使用，诸如矿山、隧道、地铁、机场、地下商场、大型仓库、建筑楼宇、体育场馆、会展中心、地下停车场及其它重要地域，等等。1.2、漏泄同轴电缆构成漏泄同轴电缆主要由内导体、绝缘介质、带槽孔外导体和电缆护套等构成，见图1.2。内导体采用光滑铜管或轧纹螺旋铜管，
9、外导体采用簿铜皮，其上开制不同形式的槽孔纵包而成，槽孔形式多种多样，有八字形、u字形、字形、一字形、椭圆形等，而且槽孔的排列也不尽相同。槽孔的形式、尺寸、排列与频带、频率、泄漏、极化、辐射方向图等密切相关。内外导体可以轧纹成波纹管，也可以不轧纹，轧纹是为了减轻由于弯曲给外导体和槽孔带来的应力及截面变形。绝缘介质为物理发泡聚乙烯，其介电常数很小。电缆护套的材料是黑色聚乙烯或无卤低烟阻燃聚烯烃，要求防火、防水、防震、防腐蚀、阻燃、低烟、无卤、无毒及防紫外线。漏泄电缆的槽孔形式、工作频率和应用对象，列于表1.2。表1.2各式槽孔漏泄电缆的应用序号槽孔形式实用频率MHz应用场合1L字槽752500GS
10、M-R移动通信、城市轨道交通各通信领域2u字槽752500GSM-R移动通信、城市轨道交通各通信领域3八字槽751000450MHz铁路无线列调系统、350MHz公安消防系统、广播系统4椭圆槽宽频率各通信领域，由于场强波动较大，目前已基本不使用5稀疏编织低频段矿井通信电缆护套外导体槽孔漏泄电缆的安装方式，主要有自承式和非自承式两种。自承式由2.2X6的镀锌钢丝绞合而成，位于漏泄电缆上方，截面呈8字形。非自承式夹具为PA66阻燃尼龙材料制品，予先按一定间距（如1.2m）装在墙上或隧道壁上。内导体自承索内导体外护套图1.2漏泄电缆的构成外导修外护套图1.3非自承式漏缆截面图图1.4自承式漏缆截面图
11、1.3、漏泄电缆工作原理1.3.1漏泄电缆的类型和漏泄原理按漏泄原理的不同，漏泄电缆分为三种基本类型：耦合型、辐射型和漏泄型。其中，漏泄型可以归属辐射型。1.3.1.1耦合型漏缆耦合型漏缆有许多不同的结构形式，例如，在外导体上开一长条形槽，或开一组间距远小于波长的小孔，或在漏缆两边开缝。电磁场通过小孔衍射，激发漏缆外导体的外部电磁场。电流在外导体外表面流动，漏缆好像一条可移动的长天线，向外辐射电磁波。与耦合模式对应的电流平行于漏缆轴线，电磁能量以同心圆的方式扩散在漏缆周围，并随传输距离的增加而迅速减少，因此这种形式的电磁波又叫“表面电磁波”。这种电磁波主要分布在漏缆周围，但也有少量随存在于附近
12、障碍物和间断点（如吸收夹钳、墙壁处），进而产生衍射。外导体轧纹且纹上铣小孔的电缆，是典型的耦合型漏缆。图1.5表示耦合型漏缆的辐射过程。d远小于波长图1.5耦合型漏缆的辐射过程1.3.1.2辐射型漏缆辐射型漏缆外导体上，按一定规律连续开制不同形式的槽孔，槽孔有八字形、斜一字形、横一字形等，而电磁波就是这些槽孔产生的，如图1.6所示。外导体上的槽孔间距d与波长入（或半波长）有关，其槽孔结构使信号在槽孔处符合相位迭加原理。惟有精确的槽孔结构，并对应特定的工作频率，信号在槽孔处才能同相迭加。此时，耦合损耗最低，但频带很窄。高于或低于特定频率，耦合损耗都会增加。辐射型漏缆的工作频段可由以下不等式确定：
13、（8JxdX（8+Jxd辐射型漏缆泄漏的电磁能量有方向性，相同的泄漏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。外导体上开着周期性变化的L字槽、八字槽，是典型的辐射型漏缆。辐射图1.6辐射型漏缆的辐射过程为使TEM型电磁波在传输过程中向外辐射一部分能量，必须在漏泄电缆外导体上开制槽孔，以便切断流过电缆外导体上的部分电流，从而产生向外辐射的激励，如图1.7所示。开槽情况可有以下三种：1）与漏缆轴平行开槽此槽为纵槽，槽孔不截断高频电流，不会形成裂缝电场，因此不会引起辐射效应。2）与漏缆轴正交开槽此槽称为垂直槽或横槽，槽孔截断了高频电流，会在槽孔处形成与电流方向相同（垂直宽边）的电场
14、E,因此会引起辐射效应。3）与漏缆轴向成一定角度开槽此槽为斜槽，槽孔部分截断了高频电流，会在槽孔处形成电场，该电场E可以分解为与宽边平行的电场E2及与槽孔宽边垂直的电场E。电场E与外导体上高频电流方向有一个夹角0。E与是辐射电场，会引起辐射效应。图1.7左边，说明了同轴电缆外导体上的高频电流和三种开槽情况。图1.7右边，说明了漏槽孔处形成的电场方向。漏缆槽孔辐射电场的方向即极化方向，垂直于漏缆槽孔的宽边。因此，当横槽式漏缆水平安装时，则槽孔辐射为水平极化。1.3.1.3漏泄型漏缆漏泄型漏缆外导体的开槽方式与辐射型类似，不同之处在于它的外导体由泄漏段和非泄漏段相间组成，如图6.6所示。泄漏段相当
15、于天线，只有一小部分能量转换为辐射能。非泄漏段相当于馈线，有着与普通同轴线相同的作用。合理选择泄漏段之间的距离（或非泄漏段的长度），可以达到对不同频段泄漏辐射的满意效果。试验证明，对特定方式的开槽，1050米的泄漏段间距，可以满足1000MHz以下所有通信的需要。泄泄泄泄泄图1.8泄漏型漏缆的辐射过程漏泄型漏缆的独特设计，使它在相同条件下又可作为连续的补偿馈线，而且具有更好的衰减特性和耦合特性。泄漏段相当于有效的模式转换器，可以控制电缆附近的电磁场强度，该强度将是泄漏段长度和电性能的函数。泄漏段的长度很短，占电缆总长度的比例不到23%，泄漏段不仅辐射损耗很小，插入损耗也很小，插入损耗通常只有0.2或0.3dB。图1.8表示使用完全相同的等间距泄漏段后，漏缆沿线电磁场强度的起伏变化情况。图1.8等间距泄漏型漏缆沿线的电磁场强度三种类型漏缆的比较示于表1.3，不难看出：（1）耦合型漏缆槽孔间距远小于工作波长，漏泄能量扩散在电
