漏泄電纜的傳輸損耗

中文名稱

漏泄電纜的傳輸損耗

英文名稱

transmission loss of leaky coaxial cable

定　　義

電磁波在漏泄電纜中縱向傳播過程中單位長度上的功率損耗。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級學(xué)科），礦山電氣工程（二級學(xué)科），煤礦通信（三級學(xué)科）

耦合損耗是漏泄電纜區(qū)別于普通的通信電纜的一個重要指標(biāo)，它是表征漏泄電纜與外界環(huán)境之間相互耦合強度的特征參數(shù)。耦合損耗測量方法在IEC61196 -4和GB/T17737.4同軸通信電纜第4部分：輻射電纜分規(guī)范中有明確規(guī)定，其定義如下：

Lc=10lg(Pt/Pr)

式中：

Lc——耦合損耗，dB；

Pt——漏泄電纜內(nèi)的傳輸功率，W；

Pr——標(biāo)準(zhǔn)偶極子天線的接收功率，W。

由于某一處漏泄電纜內(nèi)的傳輸功率等于電纜輸入功率減電纜輸入端到該處的功率衰減，因此，局部耦合損耗αc(z)計算公式如下：

αc(z)=Ne-(α×z)-Nr(z)

式中：

αc(z)——局部耦合損耗，單位dB；

Ne ——電纜輸入端的電平，單位dBm；

Nr(z) ——天線處的接收電平，單位dBm；

α——電纜的衰減常數(shù)，單位dB/km；

z——電纜輸入端到天線處的距離，單位km。

測得的耦合損耗可由αc50和αc95兩個典型值來表征，αc50耦合損耗指50%接收概率，即50%測得的局部耦合損耗小于該值；αc95耦合損耗指95%接收概率，即95%測得的局部耦合損耗小于該值。

在IEC61196-4和GB/T17737.4標(biāo)準(zhǔn)中，電纜長度至少要10倍于測量頻率下的波長，同時為確保測量有效，必須要有足夠的位置分辨率標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在95%接收概率時，每半波長要進(jìn)行10次測量來計算耦合損耗。因此耦合損耗的測量依靠人工是不可能實現(xiàn)的，必須借助計算機和自動測量系統(tǒng)。2100433B

光纖的傳輸損耗特性是決定光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離、傳輸穩(wěn)定性和可靠性的最重要因素之一。光纖傳輸損耗的產(chǎn)生原因是多方面的，在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)中，最值得關(guān)注的是光纖使用中引起傳輸損耗的原因以及如何減少這些損耗。光纖使用中引起的傳輸損耗主要有接續(xù)損耗(光纖的固有損耗、熔接損耗和活動接頭損耗)和非接續(xù)損耗(彎曲損耗和其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境所造成的損耗)兩類。

光纖的傳輸損耗特性是決定光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離、傳輸穩(wěn)定性和可靠性的最重要因素之一。光纖傳輸損耗的產(chǎn)生原因是多方面的，在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)中，最值得關(guān)注的是光纖使用中引起傳輸損耗的原因以及如何減少這些損耗。光纖使用中引起的傳輸損耗主要有接續(xù)損耗（光纖的固有損耗、熔接損耗和活動接頭損耗）和非接續(xù)損耗（彎曲損耗和其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境所造成的損耗）兩類。

產(chǎn)生損耗的原因主要是：

(1) 材料的吸收損耗，包括纖芯和包層的物質(zhì)吸收

(2) 材料（或物質(zhì)）的散射，也包括纖芯和包層。

(3) 波導(dǎo)散射，即交界面隨機的畸變或粗糙所產(chǎn)生的散射。

(4) 波導(dǎo)彎曲所產(chǎn)生的輻射損耗。

(5) 外套損耗。

1、 材料的吸收損耗

材料吸收所產(chǎn)生的損耗是重要的損耗。早期的水平是1000~4000db/km，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的損耗都是來源于材料吸收。材料吸收又有多種原因：

(1) 物質(zhì)本征吸收：由原子躍遷（電子吸收）所產(chǎn)生：紅外8-12μm，紫外拖尾0.7-1.1μm。

(2) 過度族金屬離子吸收：鐵，鉆，銅，鉻等吸收峰和吸收帶也隨他們的價狀態(tài)不同而不同。

(3) OH-離子吸收：在熔融石英玻璃里OH-的吸收帶在0.72,0.95，1.4μm的范圍里。

(4) 原子缺陷吸收：由于加熱過程：4價Ti-3價由于強烈的輻射，玻璃材料會受激而產(chǎn)生原子的缺陷而產(chǎn)生損耗。

2、 物質(zhì)的散射損耗

物質(zhì)內(nèi)部的散射，會減小傳輸功率，產(chǎn)生損耗。

本征散射：（物質(zhì)散射中最重要的）它是使波導(dǎo)衰減不能太小的基本限制之一。

非線性散射：物質(zhì)在強場作用下，也會誘發(fā)出對入射波的散射。（拉布散射、布里淵散射）

瑞利散射：密度不均勻或者內(nèi)應(yīng)力不均勻就引起折射率不均勻，從而產(chǎn)生散射。這種不均勻度與波長相比是小尺寸的。瑞利散射與波長λ的四次方成反比。

摻雜不均勻引起的散射：也屬于物質(zhì)的本征散射。

濃度的不均勻性的散射：所用玻璃種有些含有幾種氧化物，以改變折射率。而氧化物濃度的不均勻性或起伏，也會引起散射，產(chǎn)生損耗。一般而言，折射率的起伏是未知的，所以因之而產(chǎn)生的損耗（或散射）是不能計算的。反過來，倒是可以利用散射損耗去得出折射率的起伏。對于典型的高硅玻璃，濃度不均勻的散射損耗占總散射損耗的25%。

3、 波導(dǎo)散射損耗

(1) 由于拉制纖維時的不良性，造成纖維尺寸沿軸線起伏，如粗細(xì)不勻，截面形狀變化等，這種不均勻性同樣將引起光的散射。另外，纖芯和包層界面的不光滑、污染等，也將造成嚴(yán)重的散射損耗。

(2) 模式變換而產(chǎn)生了附加的損耗，這種附加的損耗就是波導(dǎo)散射損耗。

很多人曾經(jīng)推導(dǎo)了薄膜波導(dǎo)和圓柱波導(dǎo)的這種模式耦合效應(yīng)，并舉例作了計算。例如對薄膜波導(dǎo)，如果厚度為5μm，折射率差Δ=1%，交界面的偏離均方根值為0.9nm，每千米將產(chǎn)生10dBd的輻射損耗。

4、 光纖彎曲產(chǎn)生的輻射

光纖彎曲是一個復(fù)雜的理論問題，電磁波在彎曲部分傳輸時，越靠外面的速度越大，到一定地點，相速等于所在物質(zhì)里的光速。

5、 外套損耗

串話：纖芯里的波導(dǎo)和輻射波的電磁場都要進(jìn)入到包層。在寶成外圈，電磁場并沒有消失，還要伸展到外面去，這就要與臨近的光纖耦合。

為了避免串話，包層外面需要再套一層衰減大的套子，把進(jìn)入套子的電磁場消滅掉。

這樣，物質(zhì)吸收損耗就有三部分，即纖芯里、包層里和外套里的損耗，它們各不相等。對每一個模式又不相同，這是由于功率分配不同的緣故。