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(zhǎng)春市長(zhǎng)春急救中心 吉林 長(zhǎng)春 130000

漏泄同軸電纜線路組件有時(shí)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(hào)接收技術(shù)裝置開展無(wú)線通信技術(shù)過(guò)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(shí)具備對(duì)電磁波信號(hào)的接收與發(fā)射功能，以及傳輸處理功能，其在現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域長(zhǎng)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(huì)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(jiǎn)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?qǐng)D1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(gè)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(hào)Z0加以表示。對(duì)于漏泄同軸電纜傳輸線路組件而言，其特性阻抗的計(jì)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(duì)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(guò)程的導(dǎo)行波信號(hào)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)參數(shù)，因此可以將本次研究過(guò)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(jì)過(guò)程中形成的結(jié)構(gòu)開槽具備周期性特點(diǎn)，因此對(duì)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(duì)單個(gè)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(duì)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(jí)聯(lián)分析思路揭示多縫隙級(jí)聯(lián)技術(shù)條件下整個(gè)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(duì)于每個(gè)獨(dú)立設(shè)置的縫隙單元而言，其中央位置通常都會(huì)設(shè)計(jì)和包含一個(gè)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(duì)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(gè)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(gè)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(chǎng)仿真技術(shù)工具HFSS針對(duì)具體化的縫隙結(jié)構(gòu)單元實(shí)施仿真技術(shù)處理過(guò)程。本文在這里以工作頻率參數(shù)為30.00MHz作為分析對(duì)象，借由實(shí)施去嵌入技術(shù)操作行為，確保實(shí)際計(jì)算操作過(guò)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(duì)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(duì)應(yīng)的等效分析電路模型圖示

對(duì)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(guò)程中運(yùn)用的的等效電路為：

圖4：?jiǎn)胃┬雇S電纜線路技術(shù)組件的等效電路示意圖

借由對(duì)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(shí)諧變化條件下的電壓參數(shù)與電流參數(shù)動(dòng)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(duì)微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用，可以具體計(jì)算求解獲得縫隙結(jié)構(gòu)等效電路模型對(duì)應(yīng)的ABCD矩陣：

結(jié)束語(yǔ)：

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(gè)具體方面展開了簡(jiǎn)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(duì)漏泄同軸電纜組件的傳輸與耦合特性展開研究分析，對(duì)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。