漏泄同轴电缆间耦合特性研究

摘要

随着现代社会的发展，人们对无线通信的要求越来越高，传统的分立天线系统已经很难应对复杂环境中无线通信的要求。而漏缆以其信号覆盖均匀、使用频带宽、可根据使用环境设计电波通道等优点，得到越来越广泛的应用。目前，在国内外地铁建设中，使用漏缆实现电磁场覆盖已经成为地铁无线通信系统的首选方案，并且多根相距仅20至30公分的漏缆同时并存的情况比比皆是。在这种情况下，设计和使用单位很想了解漏缆之间的耦合情况，并提出了相应的课题，这是本论文选题的实际背景。同时漏缆间如何相互影响、哪些因素对漏缆间的影响较大、以及如何降低漏缆间的相互影响等问题，又具有重要的学术意义。
　　本文正是基于以上应用背景和学术价值两点，并结合国家杰出青年基金项目，对漏缆间相互耦合特性进行研究，建立了研究模型，从理论上推导了耦合公式，分析了缆间耦合特性；给出了漏缆间耦合量的具体表达式，并分析了影响漏缆间耦合特性的因素，提出了减少漏缆间相互影响的思路。
　　本文主要工作及创新点如下：
　　第一，建立了连续缝隙漏泄同轴电缆间耦合特性研究模型，提出以端口间电压比的形式表示漏缆间的耦合关系；其次通过分析漏缆口面的辐射电场以及缆内与缆外部空间的耦合量，推导出了缆间耦合量的理论表达式；最后根据理论表达式计算分析了频率、漏缆长度以及漏缆间距的变化对耦合特性参数的影响。
　　第二，在连续缝隙漏泄同轴电缆间耦合理论的基础上，建立了垂直缝隙漏缆间耦合特性研究模型，并推导了相应的公式，对其耦合特性进行了分析；其次针对实际情况，研究了有障碍物时漏缆间的耦合情况，采用高频射线方法推导出耦合关系的理论表达式，并讨论了障碍物的尺寸及对耦合关系的影响。
　　第三，从等效磁流的角度出发，通过分析磁流元的辐射场，得到漏泄同轴电缆作为发射缆时其缝隙口面电场分布，进而推导出缝隙口面耦合系数的表达式；其次通过分析和计算，得到漏泄同轴电缆作为接收缆时口面耦合系数的表达式；最后通过商业软件仿真得出口面耦合系数的具体数值，结合前文分析的耦合特性最终确定了漏缆间的耦合量。