[发明专利]一种辐射型漏泄同轴电缆

说明书

技术领域

   本发明涉及一种同轴电缆，尤其涉及一种辐射型漏泄同轴电缆。

背景技术

    目前微波信号的工作频率可以达到2GHz，漏泄同轴电缆使用频段应当适应这种新情况，这就需要扩展-1 次空间谐波单模辐射的频带宽度。尽管-1 次空间谐波能产生辐射的频带很宽，即[f1,f2]，但是如果能抑制掉这一频带内的部分或者所有高次模，就能扩展-1 次空间谐波的单模辐射的带宽。原则上，抑制高次模通常的做法是在电缆的外导体上开一系列新的槽孔，调整新旧槽孔之间的位置即可抑制掉相应的高次模。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射型漏泄同轴电缆解决现有技术中存在的抑制掉[f1,f2]频带内的部分或者所有高次模，就能扩展-1 次空间谐波的单模辐射的带宽的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种辐射型漏泄同轴电缆，包括依次设置的内导体、绝缘层、外导体和护套层，所述外导体设有周期性的八字槽孔，所述槽孔的周期性长度p为

                式（1）

其中，为电缆内绝缘介质的等效介电常数， 为最小工作频率，为最大工作频率，米/秒；

所述八字槽孔包括槽孔和槽孔，所述槽孔的两侧处分别设有槽孔、槽孔，所述槽孔的两侧处分别设有槽孔、槽孔。

进一步改进在于：所述绝缘层为物理发泡聚乙烯绝缘层，所述绝缘层的等效介电常数为1.31。

在抑制m 次高次谐波时，ξ为每个槽孔增加的开槽数， 为每个槽孔增加开槽的间距。则 的表达式如下所示: 

                    式（2）

为扩展-1 次空间谐波的单模辐射的带宽，需要抑制掉[f1,f2]频带内的部分或者所有高次模，在抑制-3 次高次谐波(m=-3)时，考虑在八字槽孔的槽孔、槽孔的左右两边相距处分别各开一个槽孔，即槽孔、槽孔、槽孔、槽孔，如图1 所示。则图1所示结构的泄漏同轴电缆产生的辐射场的计算结果为：

-1 次空间谐波的辐射场: ，

-5 次空间谐波的辐射场: ，

-3 次空间谐波被抑制掉了，

从而抑制-3 次高次谐波，使-1 次空间谐波单模辐射的使用频带从原来的2f1 扩展到4f1。

原理说明：

漏泄电缆附近电磁场的电场强度E为：

  式（3）

其中，，为电缆中的电波传播常数，为电缆内绝缘介质的等效介电常数，为自由空间的波长，，为自由空间的传播常数，为第m次空间谐波的辐射角，为电缆中的径向传播常数，z为沿电缆轴向的距离，为到电缆的径向距离，t为时间。

    由Floquet定理可知，在一个无线长的周期性结构中，各周期相应点上的场只差一个复数常系数。因此，必为z的周期性函数。同时，八字的“左半”和“右半”的的空间方向相反，如图1所示，所以傅立叶级数展开为：

                式（4）

其中，m为整数，是第m次空间谐波，p为槽孔的周期长度，将式（4）待入式（3）中，得出

   式（5）

电缆中轴向传播常数。显然，当m为偶数时式（5）中对应的项为零，因此，八字形槽漏泄同轴电缆不存在偶数次高次谐波，仅有-1、-3、-5等奇数次高次谐波。

从上面的式（5）中可以看出，各种模式的空间谐波加起来形成了场。因此，也可以分别研究每个模式的空间谐波。根据缝隙天线阵的原理，当开槽口以某一固定周期配置时，其场强的分布为一个正弦波，由图2所示， 的表达式为：

                式（6）

其中，p为开槽的周期，为第n个开槽口与开槽组中点之间的距离，n为第n个槽，为某一常数。因此，每个模式的空间谐波的场强就可以通过下式来表示：

            式（7）

其中，m为空间谐波的模数，N为一个周期内的开槽口的总数，。对于任意高次空间谐波，其辐射的场强可以根据式（6）计算。

大多数空间谐波均只能以表面波的形式存在，仅有少数才能形成辐射波。产生辐射波的条件是：

     式（8）