本发明提出的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆,涉及电子科学与技术领域。本发明所提出的漏泄同轴电缆克服了现有漏泄同轴电缆不能辐射圆极化波的不足,采用了交叠三角形缝隙对和三角旗形缝隙对作为外导体上的缝隙结构,这两种缝隙结构能够使漏泄同轴电缆在其周向张角为45°至50°的范围内实现极化轴比小于3dB的圆极化波的辐射,在其余区域内则可以实现与现有辐射型漏泄同轴电缆相同的极化轴比较大的椭圆极化或线极化波覆盖。这种圆极化型漏泄同轴电缆能够与处于不同极化状态的移动终端、如地铁中的多媒体手机实现极化匹配,使通信质量得到保证,数据传输速率得到提高,适用于复杂环境中的公共移动通信系统的电波覆盖。
1.基于三角形及其组合缝隙的漏泄同轴电缆,包括内导体(1)、内外导体间绝缘介质(2)、外导体(3)以及外护套(4),均采用与普通射频同轴电缆一样的材料和方法制造,其特征在于,所述漏泄同轴电缆的外导体(3)上开有周期性的三角形缝隙或三角旗形缝隙、或xa0I型三角形组合缝隙或II型三角形组合缝隙、或I型三角旗形组合缝隙或II型三角旗形组合缝隙;所述缝隙采用同方向排列或交错方向排列;外导体(3)上所开三角形缝隙或三角旗形缝隙的缝隙周期P和三角形缝隙或三角旗形缝隙的缝隙尺寸:缝隙长度S,缝隙宽度h按照下面公式确定;xa0 λ 0 ϵ r + 1 ≤ P ≤ 2 λ 0 ϵ r + 1 ]]>
0.25Pxa0≤xa0Sxa0≤xa00.75P
0.4bxa0≤xa0hxa0≤xa01.0b其中λ₀为中心工作波长,由ntent="drawing" img-format="jpg" inline="yes" orientation="portrait" wi="206"/>确定,c为自由空间电磁波的传播速度,f₀为漏泄同轴电缆所要设计的中心工作频率,ε_r为内外导体之间绝缘体(2)的相对介电常数,b为漏泄同轴电缆外导体的内半径;三角旗形缝隙的缝隙底边水平部分的宽度t,以及三角旗形缝隙的顶角α按照下面公式确定;
0.19bxa0≤xa0txa0≤xa00.28b 0.087 ≤ α ≤ tan - 1 ( S h - t ) ]]>弧度外导体(3)上所开缝隙为I型三角形组合缝隙或II型三角形组合缝隙、或I型三角旗形组合缝隙或II型三角旗形组合缝隙时,组合缝隙的缝隙周期P和缝隙尺寸:缝隙半长度w,缝隙宽度h按照下面公式确定; λ 0 ϵ r + 1 ≤ P ≤ 2 λ 0 ϵ r + 1 ]]>
0.125Pxa0≤xa0wxa0≤xa00.375P
0.4bxa0≤xa0hxa0≤xa01.0b其中λ₀为中心工作波长,由ntent="drawing" img-format="jpg" inline="yes" orientation="portrait" wi="206"/>确定,c为自由空间电磁波的传播速度,f₀为漏泄同轴电缆所要设计的中心工作频率,xa0ε_r为内外导体之间绝缘体(2)的相对介电常数,b为漏泄同轴电缆外导体的内半径;I型三角旗形组合缝隙或II型三角旗形组合缝隙的缝隙底边水平部分的宽度t,以及三角旗形组合缝隙的顶角α按照下面公式确定;
0.19bxa0≤xa0txa0≤xa00.28b 0.087 ≤ α ≤ tan - 1 ( w h - t ) ]]>弧度。
2.根据权利要求1所述基于三角形及其组合缝隙的漏泄同轴电缆,其特征在于,外导体(3)上所开三角形缝隙的直角改变为钝角或锐角或所开三角旗形缝隙的直角改变为钝角或锐角;外导体(3)上所开缝隙为直角改变为钝角或锐角后的三角形缝隙组合而成的I型或II型三角形组合缝隙,或为直角改变为钝角或锐角后的三角旗形缝隙组合而成的I型或II型三角旗形组合缝隙。
3.根据权利要求1或2所述基于三角形及其组合缝隙的漏泄同轴电缆,其特征在于,外导体(3)上所开的周期性的三角形缝隙或三角旗形缝隙、或I型三角形组合缝隙或II型三角形组合缝隙、或I型三角旗形组合缝隙或II型三角旗形组合缝隙,其缝隙的尖角改变成圆滑形过渡角。
4.根据权利要求1所述基于三角形及其组合缝隙的漏泄同轴电缆,其特征在于,外导体(3)上所开的周期性的缝隙为三角形缝隙或三角旗形缝隙的长度和宽度改变后形成的三角形缝隙和三角形组合缝隙、或三角形与三角旗形的组合缝隙、或三角旗形与三角旗形的组合缝隙。
5.根据权利要求1所述基于三角形及其组合缝隙的漏泄同轴电缆,其特征在于,外导体(3)上所开缝隙,为由不同缝隙尺寸的I型三角形组合缝隙排成的周期性缝隙阵列,或由不同缝隙尺寸的三角形缝隙或II型三角形组合缝隙排成的周期性缝隙阵列,或由不同缝隙尺寸的三角旗形缝隙或I型三角旗形组合缝隙或II型三角旗形组合缝隙排成的周期性缝隙阵列;或者外导体(3)上所开缝隙,为由I型三角形组合缝隙与I型三角旗形组合缝隙混合排列成的周期性缝隙阵列;或者外导体(3)上所开缝隙,为由三角形缝隙及II型三角形组合缝隙与三角旗缝隙及II型三角旗组合缝隙混合排列成的周期性缝隙阵列,缝隙按同向方式排列或按交错方向排列;或者外导体(3)上所开缝隙,为由I型三角形组合缝隙按照不同间隔排列成的阵列,或由三角形缝隙或II型三角形组合缝隙按照不同间隔排列成的阵列,或由三角旗形缝隙或I型或II型三角旗形组合缝隙按照不同间隔排列成的阵列,或由三角形缝隙或I型或II型三角形组合缝隙与三角旗形缝隙或I型或II型三角旗形组合缝隙按照不同间隔混合排列成的阵列,缝隙按同向方式排列或按交错方向排列。技术领域
本发明涉及电子科学与技术领域,具体涉及到同轴电缆外导体上缝隙辐射的技术、即漏泄同轴电缆技术。
背景技术
在隧道、山区等受限空间和复杂环境中,分立式天线产生的电磁波传播距离较短,并且空间场强的衰落(场强的不均匀性)较大,无线通信系统的可靠性降低,无线数据传输系统误码率会增加。在这种情况下,采用漏泄同轴电缆可以产生比较均匀的场强覆盖,从而提高无线通信系统的可靠性。漏泄同轴电缆的提出已有50多年的历史,已被广泛应用于地下隧道、地铁、高速铁路等复杂环境中的移动通信系统,在中国山区的无线列车调度系统中也大量使用漏泄同轴电缆。除外导体外,漏泄同轴电缆的结构与普通射频同轴电缆基本一样,不同的是在漏泄同轴电缆的外导体上开有周期性的缝隙,使电缆外导体成为不完全封闭的导体,因而电缆内的电磁波能量能够通过外导体上的周期性缝隙耦合或辐射到外部空间,形成沿漏泄同轴电缆的一条电波通道,该通道中的场强分布比较均匀,系统的通信可靠性大大提高。现有的漏泄同轴电缆的设计基本上都是为了实现单一方向的电磁波极化,如八字形缝隙漏泄同轴电缆、L形缝隙以及U形缝隙漏泄同轴电缆都是为了产生以垂直极化为主的电磁波而设计,移动接收端采用相应的垂直极化天线可接收到较强的信号。这种单一极化的设计思想主要源于过去漏泄同轴电缆的应用,过去的应用主要是针对移动车辆顶部的垂直单极天线,因而需要垂直极化为主的电波覆盖。然而,如今的漏泄同轴电缆已经广泛应用于各种移动通信系统,移动通信终端并不总是保持某种单一极化状态,如地铁中的手机,多数时候不是接电话,而是发信息、上网等,这时手机天线的极化可能处于任何状态,即使接电话,由于内置天线的采用,手机的极化状态也不一定是垂直状态,极化失配会导致严重的电波衰落,使传输质量大大降低。因此单一极化为主的漏泄同轴电缆并不是很适合需要多极化电波覆盖的应用场合,在这种情况下,圆极化是一种最好的选择,圆极化波能够与任何线极化接收系统实现良好的极化匹配,不会出现大的电波衰落,一些重要通信系统、如卫星通信系统,为了保证通信质量,常采用圆极化波辐射。如何使漏泄同轴电缆产生圆极化波辐射是目前人们还没有想过的问题,因为漏泄同轴电缆看起来结构简单,难以实现圆极化。然而,在深入研究中发现,如果漏泄同轴电缆采用带有斜边的一些缝隙是可以形成圆极化波辐射的。现在的移动通信已经不仅仅是当初的手机电话通话,内置式手机天线的应用也使得手机天线的极化变得很复杂,单一的电磁波极化方式已难以满足移动通信高质量和高速率的要求,为此需要能够发射圆极化波的漏泄同轴电缆。到目前为止,还没有看到其它漏泄同轴电缆产品能够产生圆极化波的报道。
发明内容
为了克服现有技术不能产生圆极化波辐射的不足,本发明提出了两种能够实现圆极化波辐射的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆结构本发明解决其技术问题所采用的技术方案:采用与普通射频同轴电缆一样的材料和方法制造本发明所提出的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆的内导体、内导体和外导体间的绝缘介质、外导体以及外护套;在其外导体上周期性地开交叠三角形缝隙对或三角旗形缝隙对两种结构。缝隙采用同方向排列或交错方向排列。第一种结构为交叠三角形缝隙对结构,称为结构一;第二种结构为三角旗形缝隙对结构,称为结构二,这两种结构都能够在漏泄同轴电缆周向45°至50°的张角范围内实现极化轴比小于3dB的圆极化波的辐射,在其余区域内则可以实现与现有漏泄同轴电缆相同的极化轴比较大的椭圆极化或线极化波覆盖。这两种漏泄同轴电缆能够与处于不同极化状态的移动终端(如地铁中任意放置的多媒体手机)实现极化匹配,使通信质量得到保证,数据传输速率得到提高。本发明所提出的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆,外导体上所开的交叠三角形缝隙对和三角旗形缝隙对是两种不对称结构,其中三角形的斜边可在缝隙口面激发出周向和轴向两个相互垂直的电场分量,通过调节缝隙的结构参数可使这两个分量的大小接近,并且其相位差在一定的空间范围内接近90°,从而使辐射场呈现圆极化。如果漏泄同轴电缆外导体上的缝隙按交错方向排列,则漏泄同轴电缆可在其轴向实现圆极化与线极化交替出现的方式:即圆极化-椭圆极化-线极化-椭圆极化-圆极化-椭圆极化-线极化...,这种方式虽然没有圆极化方式好,但比单一线极化方式要好。在设计方法上,交错缝隙漏泄同轴电缆与同向缝隙漏泄同轴电缆相同,所以下文中重点讨论同向缝隙漏泄同轴电缆的技术方法。本发明的有益效果:本发明所提出的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆适应了时代的发展,克服了现有漏泄同轴电缆的不足,能够在40°至50°的周向张角度范围内辐射极化轴比小于3dB的圆极化波,提供更为稳定的场强覆盖,使得不同极化状态下的移动终端都能接收到足够强的信号,从而可保证移动通信的质量,提高数据传输速率。本发明提出的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆与现有漏泄同轴电缆相比有较大的优越性,推广后能够带来较大的经济效应。
附图说明
图1同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆结构。图2交错方向三角形缝隙对漏泄同轴电缆结构。图3交叠三角形缝隙对结构。图4同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆结构。图5交错方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆结构。图6三角旗形缝隙对结构。图7漏泄同轴电缆结构及耦合损耗测试面示意图。图8图7中A-A剖面漏泄同轴电缆结构及耦合损耗测试面示意图。图9漏泄同轴电缆架设示意图及圆极化波覆盖区域。图10由同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的周向分量和轴向分量确定的耦合损耗沿漏泄同轴电缆周向的分布,举例参数为P=20cm,r₀2m,f₀=900MHz,w=0.04595m,h=0.01622m,d=0.003244m。图11同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的周向分量与轴向分量相位差沿漏泄同轴电缆周向的分布,举例参数同图10。图12同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的极化轴比沿漏泄同轴电缆周向的分布,测试半径不同,其它举例参数同图10。图13同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆的耦合损耗沿漏泄同轴电缆轴向的分布,测试半径不同,其它举例参数同图10。图14同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的极化轴比沿漏泄同轴电缆轴向的分布,测试半径不同,其它举例参数同图10。图15同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的极化轴比沿漏泄同轴电缆轴向的分布,测试角度不同,其它举例参数同图10。图16由同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的周向分量和轴向分量确定的耦合损耗沿漏泄同轴电缆周向的分布,举例参数为P=20cm,r₀=2m,f₀=900MHz,w=0.05271m,h=0.01602m,t=0.004806m,g=0.002884m,α=45°。图17同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的周向分量与轴向分量相位差沿漏泄同轴电缆周向的分布,举例参数同图16。图18同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的极化轴比沿漏泄同轴电缆周向的分布,举例参数同图16。图19同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆的耦合损耗沿漏泄同轴电缆轴向的分布,测试角度不同,其它举例参数同图16。图20同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆辐射场的极化轴比沿漏泄同轴电缆轴向的分布,测试角度不同,其它举例参数同图16。图21交叠三角形缝隙对的直角变为钝角或锐角示意图。图22三角旗形缝隙对的直角变为钝角或锐角示意图。图23交叠三角形缝隙对或三角旗形缝隙对的尖角和直角作圆滑形过渡示意图。图24不同缝隙尺寸的三角形缝隙组成的交叠三角形缝隙对或三角形缝隙和三角旗形缝隙组成的缝隙对示意图。图25由不同缝隙尺寸的交叠三角形缝隙对按交错方向排成的阵列示意图。图26由交叠三角形缝隙对和三角旗形缝隙对按交错方向混合排列成的阵列示意图。图27由交叠三角形缝隙对按照不同间交错方向隔交错方向排列成的阵列示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。实施例一(结构一)本发明的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆,为如图1所示的同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆结构或为图2所示交错方向三角形缝隙对漏泄同轴电缆结构。同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆的结构包括图7和图8中所示的内导体1、内外导体间的绝缘介质2、外导体3以及外护套4,除外导体外,均采用与普通射频同轴电缆一样的材料和方法制造,图中r为圆柱坐标系下的径向坐标,φ为圆柱坐标系下的周向坐标,z为圆柱坐标系下的轴向坐标,r₀为耦合损耗测试面的半径。图1和图3给出了该漏泄同轴电缆的缝隙周期和缝隙结构示意图,图中P为缝隙的周期,该漏泄同轴电缆外导体3采用如图1所示的交叠三角形缝隙对结构开缝,其缝隙对结构参数:首先按照公式(一)确定图1中交叠三角形缝隙对的缝隙周期P的选取范围,该范围可保证漏泄同轴电缆单模辐射。 λ 0 ϵ r + 1 < P < 2 λ 0 ϵ r + 1 ]]>(一)其中λ₀为中心工作波长,由 λ 0 = c f 0 ]]>确定,c为自由空间电磁波的传播速度,f₀为漏泄同轴电缆所要设计的中心工作频率,ε_r为内外导体之间绝缘体2的相对介电常数。f₀由漏泄同轴电缆的具体应用系统确定,不同应用系统有不同的中心频率和相应带宽,因此所设计漏泄同轴电缆的中心频率和外导体上的缝隙周期P也就要根据公式(一)相应地改变。确定了λ₀后,P的具体值在公式(一)确定的范围内选取,选取主要取决于频带的设计要求,频带的上、下限频率只要都落在单模辐射区内即可,最简单的方法是直接取公式(一)所确定范围的中间值作为P值。P值的不同对最终的耦合损耗有一定的影响,但不影响圆极化特性。其次,根据公式(二)确定交叠三角形缝隙对的缝隙的半长度w的取值范围0.125P≤w≤0.375Pxa0xa0xa0xa0(二)然后根据公式(三)计算出交叠三角形缝隙对的缝隙的宽度h h = 2 β sin - 1 ( γ sin βw ) ]]>(三)式中 β = 2 π ϵ r λ 0 ]]>为漏泄同轴电缆中电磁波的传播常数。式(三)中的r为实现圆极化波辐射的关键参数,必须在公式(四)的范围内选取。0.147≤γ≤0.206xa0xa0xa0xa0xa0(四)最后根据公式(五)确定交叠三角形缝隙对的缝隙最窄处距离d的选取范围0.1h≤d≤0.3hxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(五)以上各参数的选取原则是:缝隙半宽度w在所确定范围内选取,不同w对圆极化特性影响不大,但对漏泄同轴电缆的耦合损耗有影响,设计较小耦合损耗的漏泄同轴电缆时要选取较大的w值,设计较大耦合损耗的漏泄同轴电缆时则要选取较小的w值。γ值也可以在所确定的范围内选取,但不同的γ值会使圆极化波覆盖区域有所改变,即辐射区域中心所对的方向(朝向)与缝隙口面所对的方向(朝向)之间的夹角有所不同,这在架设漏泄同轴电缆时只需要将漏泄同轴电缆稍微旋转一个角度即可,当然公式(四)确定的γ值的变化范围所引起的角度的变化并不大。缝隙最窄处距离d表示两个三角形交叠的程度,可在公式(五)确定的范围内选取,对圆极化特性影响不大。实施例二(结构二)本发明的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆,为如图4所示的同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆结构,或为图5所示交错方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆结构。同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆结构包括图7和图8中所示的内导体1、内外导体间的绝缘介质2、外导体3以及外护套4,除外导体外,均采用与普通射频同轴电缆一样的材料和方法制造。图4和图6给出了该漏泄同轴电缆的缝隙周期和缝隙结构示意图,其三角旗形缝隙对结构参数为:首先按照公式(六)确定图4中三角旗形缝隙对的缝隙周期P的选取范围,同样,该范围是为了保证漏泄同轴电缆单模辐射。 λ 0 ϵ r + 1 < P < 2 λ 0 ϵ r + 1 ]]>(六)其中λ₀为中心工作波长,由 λ 0 = c f 0 ]]>确定,c为自由空间电磁波的传播速度,f₀为漏泄同轴电缆所要设计的中心工作频率,ε_r为内外导体之间绝缘体2的相对介电常数。P值的选取原则与图1所示漏泄同轴电缆相同。其次,根据公式(七)确定三角旗形缝隙对的缝隙半长度w的选取范围0.125P≤w≤0.375Pxa0xa0xa0xa0(七)然后根据公式(八)计算出三角旗形缝隙对的缝隙宽度h h = 2 β sin - 1 ( γ sin βw ) ]]>(八)式中 β = 2 π ϵ r λ 0 ]]>为漏泄同轴电缆中电磁波的传播常数。式(八)中的γ同样为实现圆极化辐射的关键参数,必须在公式(九)的范围内选取。0.142≤γ≤0.162xa0xa0xa0xa0xa0(九)再根据公式(十)和(十一)确定底边水平缝隙宽度t和三角旗缝隙对间的距离g的选取范围0.1h≤t≤0.3hxa0xa0xa0xa0(十)0≤g≤0.2hxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(十一)最后根据(十二)确定三角旗缝隙的顶角(如图6所示)α的取值范围ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>公式中w、h和γ的选取原则与图1所示漏泄同轴电缆各对应参数的选取原则相同,t的选取原则与图1所示漏泄同轴电缆中d的选取原则相同,g值表示两个三角旗形缝隙之间的距离,可在公式(十一)确定的范围内选取,对结果影响不大。上述实施方案中,漏泄同轴电缆外导体(3)上所开缝隙的周期和尺寸也可进行如下变化:外导体(3)上所开交叠三角形缝隙对的直角改变为钝角或锐角,如图21所示,或所开三角旗形缝隙对的直角改变为钝角或锐角,如图22所示。外导体(3)上所开交叠三角形缝隙对或三角旗形缝隙对的尖角和直角也可以改变成圆滑形过渡角,形成圆滑过渡角的三角形缝隙对或三角旗形缝隙对,如图23所示。外导体(3)上所开缝隙为不同长度和宽度的三角形缝隙组成的交叠三角形缝隙对;或为三角形缝隙和三角旗形缝隙组合成对,如图24所示;或为不同长度和宽度的三角旗形缝隙组成的三角旗形缝隙对;或为不同长度和宽度的三角形缝隙和三角旗形缝隙组合成对;缝隙按同向方式排列或按交错方向排列都可以。外导体(3)上所开缝隙,为由不同缝隙尺寸的交叠三角形缝隙对排成的周期性缝隙阵列,如图25所示;或由不同缝隙尺寸的三角旗形缝隙对排成的周期性缝隙阵列;缝隙按同向方式排列或按交错方向排列都可以。外导体(3)上所开缝隙,为由交叠三角形缝隙对和三角旗形缝隙对混合排列成的周期性缝隙阵列,如图26所示;外导体(3)上所开缝隙,为由交叠三角形缝隙对按照不同间隔排列成的缝隙阵列,如图27所示;或由三角旗形缝隙对按照不同间隔排列成的缝隙阵列,或由三角形缝隙对和三角旗形缝隙对两者的组合按照不同间隔排列成的缝隙阵列;缝隙按同向方式排列或按交错方向排列都可以。数值计算例一:图1所示同方向交叠三角形缝隙对漏泄同轴电缆的设计这里举例只是为了演示将上述实施方法应用到一根漏泄同轴电缆的设计,以便供设计人员参考,并不表示上述实施方案只适用于以下所列出的举例数据。选择外导体内径为42mm的同轴电缆,内外导体间的绝缘介质2采用发泡聚乙烯,其ε_r=1.26,在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆的中心工作频率设为f₀=900MHz。按公式(一)确定的交叠三角形缝隙对的缝隙周期P值选取范围,为0.157m至0.314m,可保证单模辐射,本例中选取P=0.2m。确定具体P值后,按公式(二)确定交叠三角形缝隙对半长度w的范围,为0.025m至0.075m,本例中选择w=0.04595m。接着是由关键参数γ确定交叠三角形缝隙对的宽度h,公式(四)确定的γ值均可使最终的漏泄同轴电缆产生圆极化,但圆极化波的辐射区域(见图9)会有所变化(在上述实施方法一种已经说明),本例中选取中间点γ=0.1765,然后由公式(三)得到h=0.01622m。最后由公式(五)确定交叠三角形缝隙对最窄处距离d的选取范围,为0.001622m至0.004866m,本例中选取d=0.2h=0.003244m。通过对以上参数确定的在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆进行全波电磁仿真得到由其φ分量(电场矢量沿周向的分量)和z分量(电场矢量沿轴向的分量)确定的耦合损耗沿漏泄同轴电缆周向(φ方向,见图8)的分布,如图10所示,从中可以发现,两个分量在φ=75°左右接近相等,这是产生圆极化波的条件之一,条件之二就是两个分量的相位差要在90°左右,图11给出的是两个分量的相位差沿周向的分布,可见在φ=75°左右两个分量的相位差接近90°。图12给出的是测试半径r₀(见图8)分别为1m、2m、4m时,极化轴比沿漏泄同轴电缆周向的变化情况,从中可见极化轴比在φ=75°左右接近0dB,也就是实现了圆极化,图12中显示的以极化轴比小于3dB定义的圆极化(通常采用的定义)所对应的周向张角范围为45°~50°的地面区域的覆盖,如图9所示。图12还表明,测试距离r₀变化时,圆极化波的极化轴比、覆盖方向以及覆盖范围基本不变。以上是漏泄同轴电缆周向的情况,图13和图14给出的分别是测试半径r₀为1m、2m、4m时φ=75°方向漏泄同轴电缆的总耦合损耗和极化轴比沿轴向的变化情况,从中可见,在圆极化波辐射方向上,耦合损耗沿漏泄同轴电缆的波动小于2dB,极化轴比的波动基本在1dB以内,形成了很好的圆极化波辐射通道。图15给出的是r₀=2m时、φ=50°、75°、95°时极化轴比沿轴向的变化情况,从中可见,在φ=50°~95°周向角度范围内变化时,沿漏泄同轴电缆的极化轴比基本保持在3dB内,因而可以在一条较宽的空间通道内实现圆极化波的覆盖。数值计算例二:图4所示同方向三角旗形缝隙对漏泄同轴电缆的设计这里举例同样只是为了演示将上述实施方法应用到一根漏泄同轴电缆的设计,以便供设计人员参考,并不表示上述实施方案只适用于以下所列出的举例数据。同样选择外导体内径为42mm的同轴电缆,内外导体间的绝缘介质2采用发泡聚乙烯,其ε_r=1.26,在周向45°角范围内辐射圆极化波的漏泄同轴电缆的中心工作频率设为f₀=900MHz。按公式(六)确定的三角旗形缝隙对的缝隙周期P值选取范围为0.157m至0.314m,本例中同样选取P=0.2m。确定具体P值后,按公式(七)确定三角旗形缝隙对缝隙半长度w的范围为0.025m至0.075m,本例中选择w=0.05271m。接着由参数γ确定三角旗形缝隙对的缝隙的宽度h,本例中选取公式(九)中γ变化范围的中间点γ=0.152,然后由公式(八)得到h=0.01602m。由公式(十)和(十一)确定三角旗形缝隙对的底边水平缝隙宽度t和三角旗形缝隙对间的距离g的选取范围分别为0.003204m至0.004806m和0至0.003204m,本例中选取t=0.004806m和g=0.002884m。最后由公式(十二)确定三角旗形缝隙的顶角α的取值范围为5°至78°,本例中取α=45°。通过对以上参数确定的漏泄同轴电缆进行全波电磁仿真得到由其φ分量和z分量确定的耦合损耗沿漏泄同轴电缆周向的分布,如图16所示,从中可以发现,相互垂直的两个分量在φ=88°左右接近相等。图17给出的是两个分量的相位差沿漏泄同轴电缆周向的分布情况,可见,在φ=80°左右时两个分量的相位差接近90°。图18给出的是测试半径r₀(见图8所示)为2m时极化轴比沿漏泄同轴电缆周向的变化,从中可见,极化轴比在φ=85°左右小于1dB,图18中显示的以轴比小于3dB定义的圆极化波的周向角度变化范围为45°,可以实现较大范围内的圆极化波覆盖。图19和图20分别给出了是测试半径r₀为2m时φ=60°、85°以及105°方向的总耦合损耗和极化轴比沿漏泄同轴电缆轴向的变化情况,从中可见,漏泄同轴电缆的耦合损耗沿轴向波动小于2dB,并且在45°周向张角范围内,沿漏泄同轴电缆的平均极化轴比在3dB以内。