駐波比分析模塊在漏纜監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

簡介

在基站與移動站之間的通訊，通常是依靠無線電傳送。目前通訊業(yè)的不斷發(fā)展越來越要求基站與移動站之間隨時隨地能接通，甚至要求在隧道中也是如此。

然而在隧道中，移動通信用的電磁波傳播效果不佳。隧道中利用天線傳輸通常也很困難，所以關(guān)于漏纜的研究也應(yīng)運而生。無線電地下傳輸有著極其廣泛的用途，例如：

· 用于建筑物內(nèi)、隧道內(nèi)及地鐵的移動通信(GSM，PCN/PCS，DECT…)

· 用于地下建筑的通訊，例如停車場、地下室及礦井

· 公路隧道內(nèi)FM波段(88-108MHz)信息的發(fā)送

· 公路隧道內(nèi)無線報警電信號的轉(zhuǎn)發(fā)

· 公路隧道內(nèi)移動電話信號的發(fā)送

· 地鐵或地鐵隧道中的信號傳輸

圖1所示為一發(fā)射站位于隧道口的典型圖例。

圖1 典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為了保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對漏纜的實時監(jiān)測和故障警報就顯得尤為重要。利用駐波比分析技術(shù)可實時監(jiān)控漏纜的射頻指標(biāo)，如出現(xiàn)故障也可快速的定位及上報相關(guān)管理單位。

漏纜的工作原理

橫向電磁波通過同軸電纜從發(fā)射端傳至電纜的另一端。當(dāng)電纜外導(dǎo)體完全封閉時，電纜傳輸?shù)男盘柵c外界是完全屏蔽的，電纜外沒有電磁場，或者說，測量不到有電磁輻射。同樣地，外界的電磁場也不會對電纜內(nèi)的信號造成影響。

然而通過同軸電纜外導(dǎo)體上所開的槽孔，電纜內(nèi)傳輸?shù)囊徊糠蛛姶拍芰堪l(fā)送至外界環(huán)境。同樣，外界能量也能傳入電纜內(nèi)部。外導(dǎo)體上的槽孔使電纜內(nèi)部電磁場和外界電波之間產(chǎn)生耦合。具體的耦合機制取決于槽孔的排列形式。

漏纜的一個典型例子是編織外導(dǎo)體同軸電纜。絕大部分能量以內(nèi)部波的形式在電纜中傳輸，但在外導(dǎo)體覆蓋不好的位置點上，就會產(chǎn)生表面波，沿著電纜正向或逆向向外傳播，且相互影響。

無線電通信信號的質(zhì)量通常因為電纜外界電波電平波動情況不同而相差很大。電纜敷設(shè)方式和敷設(shè)環(huán)境對電纜輻射效果也有影響。大部分隧道內(nèi)還有各種各樣金屬導(dǎo)體，比如沿兩側(cè)墻面安裝的電力電纜、鐵軌、水管等等，這些導(dǎo)體將徹底改變電磁場的特性。

輻射型電纜

電纜的外導(dǎo)體上開了一組周期性槽孔，屏蔽層的輻射機制類似于朝著電纜軸向的一系列磁性偶極子的輻射。輻射模式所有槽孔都符合相位迭加原理。

耦合型電纜

電磁場通過小孔衍射激發(fā)電纜外導(dǎo)體外部電磁場。電流沿外導(dǎo)體外部傳輸，電纜像一個可移動的長天線向外輻射電磁波。因此，耦合型電纜亦等同于一根長的電子天線。

駐波比分析的基本原理

天線系統(tǒng)的SWR 的大小，對發(fā)射效率有很大影響;SWR大，意味著有大的功率被反射回發(fā)射機，使電臺效率變低，甚至使發(fā)射機末級損壞?？梢哉f天線系統(tǒng)是一個發(fā)射臺的瓶頸，不可忽視。

衡量功率反射大小的量稱為「反射系數(shù)」，常用Γ (音gamma) 或ρ (音rho) 表示。為了討論簡單起見，我們假設(shè)負(fù)載阻抗為純阻性的。反射系數(shù)定義為：

ρ= (反射電壓波/反射電壓波)

ρ= (RL-Ro)/(RL+Ro)

可見，當(dāng)Ro=RL，則ρ=0，稱為匹配狀態(tài)。當(dāng)RL>Ro，ρ為正值;RL

用反射系數(shù)可以完善地描述傳輸系統(tǒng)的匹配狀態(tài)，但用駐波比(SWR) 更為簡單和直觀。我們知道，在匹配狀態(tài)下，高頻電磁能量全部流入負(fù)載，不存在反射。這時，沿傳輸線各個位置上的電壓振幅相等，不存在駐波，稱為「行波狀態(tài)」。而在失配時，由于存在反射波，反射波與正向波的疊加結(jié)果，就會在線上的各個點的振幅，存在有規(guī)律的起伏，稱為駐波狀態(tài)。

漏纜監(jiān)測系統(tǒng)

工作原理：在漏纜前端加裝駐波比檢測模塊來對漏纜實時監(jiān)測，將監(jiān)測信息通過光纖直放站的核心網(wǎng)回傳至漏纜監(jiān)測網(wǎng)管。

系統(tǒng)組成：漏纜監(jiān)測系統(tǒng)由漏纜監(jiān)測設(shè)備、合路器、數(shù)據(jù)傳輸鏈路和漏纜監(jiān)測網(wǎng)管組成。

漏纜監(jiān)測系統(tǒng)納入直放站網(wǎng)管系統(tǒng)統(tǒng)一管理，可對漏纜駐波比指標(biāo)實時監(jiān)測和告警并定位故障點。 可從異地讀取數(shù)據(jù)備份或進行分析大大降低了原有定期現(xiàn)場檢測的工作強度，并且有更高的實時性。出現(xiàn)問題可以立即通知到責(zé)任單位并給出故障位置。