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漏泄電纜工作原理

泄漏電纜是泄漏同軸電纜的簡稱,是壹種特制的同軸電纜。泄漏同軸電纜是壹種在同軸電纜外導體縱長方向,以壹定的間隔和不同形式開槽的特制同軸電纜。開槽的目的是為了使其電信號能量能從電纜槽口輻射出來,以達到向外傳播和接收外來無線電波的目的,這種無線電波是開放式的,好比是為無線電波的進出洞開了壹扇開放的“大門”。信號的能量通過泄漏電纜的長度來引導,有效區域同時受限於電纜內部和外部周邊區域環境影響,這樣使信號能夠持續進入移動通信單元。

a)竹節狀b)螺旋狀?c)蓮花狀d)發泡狀

如常規的同軸電纜,信號的傳輸依賴於內部芯線和外部鞘之間的電壓的不同。例如我們有意切斷壹個槽就可以阻斷電流,電流不得不圍繞這個槽,這樣就引起了電纜內部電流磁場的變化,這樣槽的作用就像壹個耦合天線,並且會產生輻射,能量從電子波導中被泄漏。這種規則應用於建構波導中的槽天線,因此壹個槽或壹對槽的測量和描述經常使映射泄漏同軸電纜的方法:泄漏同軸電纜是可以考慮被用來制作耦合天線的。

泄漏電纜根據所開槽的不同的方式,可分為輻射型和耦合型二種。

a)輻射型泄漏電纜

b)耦合型泄漏電纜

輻射型泄漏電纜的外導體所開的槽呈周期性排列,輻射的形式類似沿著泄漏電纜軸向分布的壹系列磁性偶極子的輻射,而且所有的槽都符合相位疊加原理,其中最典型的間距為所傳送電磁波信號的半波長。耦合型泄漏電纜的外導體上壹般有周期性的平行線的開槽,周期性開槽口將電纜內部傳輸的能量耦合出壹部分,在電纜外部形成表面波,表面波的傳播規律於在電纜到體內的傳輸導行波基本壹致。而耦合型泄漏電纜雨輻射型泄漏電纜的區別在於耦合型泄漏電纜所開槽的間距遠遠小於工作波長,所以在這種耦合方式下,電磁場通過槽衍射激發電磁場,由於趨膚效應,感應的諧振電荷只是沿著屏蔽導體的外表面運動,泄漏電纜就像壹個長的陳列雙極天線向外輻射的電磁波,耦合型泄漏電纜就像電子天線,整根泄漏電纜可以看成是壹系列小天線的集合。

a耦合型泄漏電纜傳輸TE10模式電磁波的解剖圖(實線為電力線,虛線為磁力線)

b開槽處的電磁場

耦合型泄漏電纜的結構如圖所示,圖b顯示了電磁場在開槽處的畸變,產生了電偶極子。那麽電偶極子是如何產生的呢?為了解釋這個問題,先根據電磁轉換的原理,分析與開槽孔相同大小的導體的情況,假設電荷沿導體做往復的簡諧振動,壹對電偶極子在壹個往復的周期內產生壹條向外發展的電場線,這樣,偶極子在導體內以導體中心為中心點做簡諧振動,最終形成向外輻射的壹系列周期變化的同心電場線,根據互易性原理,在壹面導體上開出同面積的槽孔的導體,會產生相對立的同心磁力線,這就是電場與磁場的互換。在近距離耦合的電磁波呈同心圓的結構,但如果遠距離傳輸會受周圍環境和衍射等因素的影響就比較大,電磁波向外發射就會受到幹擾,空間傳輸距離就非常有限。