等效電路法研究漏泄同軸電纜傳輸和耦合特性

婁雨松

吉林省長春市長春急救中心 吉林 長春 130000

漏泄同軸電纜線路組件有時也被部分研究人員稱作漏纜，或者是連續(xù)天線，是一種借由在漏泄同軸電纜線路組件外部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上開設(shè)的槽孔結(jié)構(gòu)向外部空間輻射電磁波，繼而與外部性信號接收技術(shù)裝置開展無線通信技術(shù)過程的導(dǎo)波技術(shù)裝置。從技術(shù)使用功能角度展開闡釋分析，漏泄同軸電纜線路組件同時具備對電磁波信號的接收與發(fā)射功能，以及傳輸處理功能，其在現(xiàn)代無線通信技術(shù)領(lǐng)域長期發(fā)揮著極其重要且不容忽視的技術(shù)作用。有鑒于上述研究背景，本文將會圍繞等效電路法研究漏泄同軸電纜傳輸和耦合特性論題，展開簡要闡釋。

一、漏泄同軸電纜線路概述

（一）漏泄同軸電纜線路組件的基本結(jié)構(gòu)

圖1 漏泄同軸電纜線路組件的基本結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 為漏泄同軸電纜線路組件的基本結(jié)構(gòu)示意圖，遵照圖1中呈現(xiàn)的信息，漏泄同軸電纜線路組件的基本結(jié)構(gòu)由五個部分共同組成，其中1表示外護(hù)套結(jié)構(gòu)，2表示縫隙結(jié)構(gòu)，3表示外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，4表示傳輸介質(zhì)結(jié)構(gòu)，5表示內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

（二）漏泄同軸電纜線路組件的傳輸特性參數(shù)

1、特性阻抗參數(shù)Z0

在漏泄同軸電纜傳輸線路組件之上，通常將行波電壓參數(shù)與行波電流參數(shù)的數(shù)學(xué)比值定義為漏泄同軸電纜傳輸線路組件的特性阻抗（characteristic impedance，CP），并用符號Z0加以表示。對于漏泄同軸電纜傳輸線路組件而言，其特性阻抗的計算公式為：

在公式（1）中，b表示線路組件外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)半徑參數(shù)，a表示線路組件內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的半徑參數(shù)，表示相對介電常數(shù)。

2、傳播常數(shù)γ

從實(shí)際具備的基本性技術(shù)作用角度展開闡釋分析，傳播常數(shù)γ（propagation constant，PC）主要用于刻畫描述沿著導(dǎo)行系統(tǒng)的空間分布方向完成傳播技術(shù)過程的導(dǎo)行波信號所發(fā)生的強(qiáng)度衰竭現(xiàn)象與相位變化現(xiàn)象。其基礎(chǔ)表達(dá)式為：

在公式（2）中，α表示衰減常數(shù)，其基本單位為Np/m或者是dB/m（1Np=8.6860dB）；β表示相位常數(shù)，其單位為rad/m。

二、漏泄同軸電纜傳輸與耦合特性的等效電路研究思路

（一）等效分析過程的基本思路

本文以具備垂直開槽特點(diǎn)的縫隙結(jié)構(gòu)為例展開分析，其外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的外半徑參數(shù)為4.625mm、外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)半徑參數(shù)為3.625mm、內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的半徑參數(shù)為0.830mm、縫隙長度參數(shù)為6.00mm、縫隙寬度參數(shù)為12.00mm、縫隙間距參數(shù)為200.00mm，HFSS仿真頻率參數(shù)的設(shè)置數(shù)值介于27.00-33.00MHz之間。由于縫隙結(jié)構(gòu)實(shí)際具備的間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長參數(shù)，因此可以將本次研究過程中選擇運(yùn)用的電纜線路技術(shù)組件界定為耦合型漏泄同軸電纜線路組件。

源于漏泄同軸電纜線路技術(shù)組件在設(shè)計過程中形成的結(jié)構(gòu)開槽具備周期性特點(diǎn)，因此對于連續(xù)開槽多縫隙漏泄同軸電纜線路技術(shù)組件的研究分析工作，可以借由對單個縫隙結(jié)構(gòu)的研究分析工作作為基本出發(fā)點(diǎn)，在找尋到對應(yīng)開槽結(jié)構(gòu)的等效電路技術(shù)分析模型條件下，進(jìn)而運(yùn)用級聯(lián)分析思路揭示多縫隙級聯(lián)技術(shù)條件下整個漏泄同軸電纜線路技術(shù)組件在結(jié)構(gòu)層面所具備的各項(xiàng)技術(shù)特性。

對于每個獨(dú)立設(shè)置的縫隙單元而言，其中央位置通常都會設(shè)計和包含一個縫隙結(jié)構(gòu)，其漏纜單元的技術(shù)周期為2.00l，其中外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的外半徑為c，外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)半徑為b，內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分的半徑為a，介質(zhì)的相對介電常數(shù)為，W表示縫隙結(jié)構(gòu)的寬度。而單根漏泄同軸電纜線路技術(shù)組件單個縫隙單元的結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 單根漏泄同軸電纜線路技術(shù)組件單個縫隙單元的結(jié)構(gòu)模型

（二）等效分析模型

在二端口網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形態(tài)之中，選擇運(yùn)用三維高頻電磁場仿真技術(shù)工具HFSS針對具體化的縫隙結(jié)構(gòu)單元實(shí)施仿真技術(shù)處理過程。本文在這里以工作頻率參數(shù)為30.00MHz作為分析對象，借由實(shí)施去嵌入技術(shù)操作行為，確保實(shí)際計算操作過程中獲取的參數(shù)矩陣，能夠全面真實(shí)且準(zhǔn)確地描述揭示縫隙結(jié)構(gòu)本身具備的各項(xiàng)技術(shù)特性。在這一真實(shí)化的技術(shù)分析情形條件之下，縫隙單元對應(yīng)的等效分析電路模型如圖3所示：

圖3 單一縫隙單元對應(yīng)的等效分析電路模型圖示

對于本章（一）節(jié)中提及的幾何結(jié)構(gòu)而言，其在仿真技術(shù)處理環(huán)節(jié)基礎(chǔ)之上獲取的導(dǎo)納矩陣YS為：

在仿真提取處理相應(yīng)縫隙過程中運(yùn)用的的等效電路為：

圖4：單根漏泄同軸電纜線路技術(shù)組件的等效電路示意圖

借由對基爾霍夫定律的運(yùn)用，可以具體列出有關(guān)圖4中的等效電路結(jié)構(gòu)在時諧變化條件下的電壓參數(shù)與電流參數(shù)動態(tài)變化方程，繼而在規(guī)范化數(shù)學(xué)運(yùn)算處理基礎(chǔ)之上，具體獲取有關(guān)縫隙結(jié)構(gòu)的導(dǎo)納矩陣YT。其中：

借由對微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)知識的運(yùn)用，可以具體計算求解獲得縫隙結(jié)構(gòu)等效電路模型對應(yīng)的ABCD矩陣：

結(jié)束語：

圍繞等效電路法研究漏泄同軸電纜傳輸和耦合特性論題，本文擇取漏泄同軸電纜線路概述，以及漏泄同軸電纜傳輸與耦合特性的等效電路研究思路，兩個具體方面展開了簡要的闡釋分析，旨在為相關(guān)領(lǐng)域研究人員，以及技術(shù)人員提供經(jīng)驗(yàn)參考。運(yùn)用等效電路模型針對漏泄同軸電纜組件的傳輸與耦合特性展開研究分析，對于充分發(fā)揮漏泄同軸電纜組件的最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用功能具備重要意義。