饋線系統(feeder system)是微波接力通信系統中用于連接天線與收發信機的一套裝置,該裝置傳輸的是微波射頻信號。當微波射頻頻段較低時(一般為3GHz以下時)可使用同軸電纜饋線系統;當微波射頻頻段較高時通常使用波導饋線系統。為此,我國國家標準GB/T 9404《微波接力通信饋線系統技術條件》對微波接力通信用饋線系統的技術要求等內容做出了規范,下述對該標準中饋線系統相關技術要求的內容給以簡要介紹,若要詳細了解其標準全部具體內容的請查閱下附件。
附件 :GB/T 9404-1999《微波接力通信饋線系統技術條件》
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一、饋線系統分類與組成
1、系統的分類
在GB/T 9404中給出了微波接力通信饋線系統的分類,其分為同軸電纜饋線系統和橢圓軟波導饋線系統。顧名思義,同軸電纜饋線系統是指用同軸電纜作為射頻傳輸饋線的饋線系統;橢圓軟波導饋線系統是指用橢圓形軟波導作為射頻傳輸饋線的饋線系統。之所以有這兩種饋線系統之分,是因為這兩種饋線對于射頻電磁波的傳播機理的不同,因而,同軸電纜饋線系統適用于射頻頻率較低時的微波頻段傳輸系統(根據GB/T 9404標準,射頻頻段在3GHz以下時適用);橢圓軟波導饋線系統適用于不同頻段的射頻頻段的傳輸,尤其是較高頻段的射頻頻段。事實上,軟波導饋線有圓形、矩形和橢圓形等形狀之分。它們相比,橢圓形軟波導的傳輸性能更佳。
溫馨提示:根據工業和信息化部《關于微波通信系統頻率使用規劃調整及無線電管理有關事項的通知》(工信部無[2022] 176號),對我國微波通信系統頻率使用的調整情況要求,目前我國微波通信系統使用的工作頻率,被安排在4.5GHz以上頻段,原來規劃安排的4GHz以下頻段已被調整為其它無線通信系統所使用。因此,在今后的微波通信系統中,其同軸電纜饋線系統將很少被使用。
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2、系統的組成
同軸電纜饋線系統和橢圓軟波導饋線系統的系統構成分別詳見下圖1-2-1和圖1-2-2。同時,在GB/T 9404標準的附錄A和附錄B中還分別給出了圓形和矩形軟波導饋線系統的構成。由圖可知,所謂饋線系統,不僅包括饋線(同軸電纜饋線或軟波導饋線),還包括相關饋線附屬組件所構成。如對于軟波導饋線系統的構成,主要包括軟波導饋線(橢圓形等形狀波導)和附屬組件,其中附屬組件包括:金屬波導組件(也稱硬波導(有圓形、矩形和扁矩形之分),用以實現一定的功能,如:橢矩變換器、彎頭、極化分離器、極化補償器等)、軟波導組件(有可扭組件和不可扭組件之分)及法蘭盤和附屬連接件等。
圖 1-2-1:同軸電纜饋線系統構成圖
圖 1-2-2:橢圓軟波導饋線系統構成圖
在GB/T 9404標準中并未直接給出饋線系統的定義,但由此可知,所謂饋線系統是指由饋線(同軸電纜饋線或軟波導饋線)和附件組件(硬、軟波導組件及連接件)所構成的系統。其饋線在GB/T 14733.10《電信術語 天線》中的定義是包括兩層含義的:一是連接天線與發射機或接收機的射頻傳輸線。二是對于包括不止一個受激單元的天線,它是連接天線輸入端與受激單元的射頻傳輸線。該定義說明微波接力通信饋線系統中用饋線屬于傳輸線(transmission line),專指第一層含義。為此,下表1-2中列出了關于傳輸線、波導、橢圓形波導與受激單元等的定義,它來自于國家標準GB/T 14733.2《電信術語 傳輸線和波導》和GB/T 14733.10及相關標準。
表1-2:傳輸線、波導、橢圓形波導與受激單元的定義
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二、系統的技術要求
在GB/T 9404中規定的饋線系統的技術要求包括:系統的電氣性能要求、機械性能要求、氣密性能要求及環境適應性要求。它們的具體性能指標值請在標準原文中查閱,即詳見本文的附件。
1、電氣性能
在GB/T 9404中分別規定了同軸電纜饋線系統(它的表1)和橢圓軟波導饋線系統(它的表2)的電氣性能要求,其性能適用的頻段,同軸電纜饋線系統為1.4GHz~2.7GHz頻段;橢圓軟波導饋線系統為2.5GHz~15GHz頻段。其性能指標項目包括駐波比和插入損耗兩種。插入損耗與饋線的實際長度相關,因此在實際工程中要求,鐵塔應盡可能的靠近收發信設備機房。
2、機械性能
在GB/T 9404的表3中規定了橢圓軟波導系統的機械性能要求(根據不同的頻段給出的),其參數包括一次性最小曲率半徑和扭角度。在GB/T 9404/表3中同時還規定了可扭轉矩形軟波導組件的機械性能。對于同軸電纜饋線系統,要求同軸電纜一次性最小彎曲半徑為600mm時應滿足其電氣性能指標要求。
3、氣密性能
對于軟波導饋線系統,是需要在波導管內填充干燥氣體的,以維系其內部環境特性。在GB/T 9404中規定了橢圓軟波導饋線系統氣密性能要求,即:充氣饋線系統內部氣壓為30kPa時,24小時后內部氣壓應不低于10kPa。在實際工程中,波導充氣機是定時自動工作的。
4、環境條件要求
微波接力通信饋線系統的適應于環境溫度條件為:-45℃~55℃。
另外,GB/T 9404標準的附錄A和附錄B專門分別給出了4GHz圓形波導饋線系統和4GHz矩形波導饋線系統的技術要求方面內容。也是包括系統構成、電氣性能、機械性能、氣密性能和環境條件要求等。
三、關于饋線系統各構件的技術要求
前已述,微波接力通信用饋線系統,是由饋線(同軸電纜饋線或軟波導饋線)和相關饋線附屬組件所構成。因此,上述饋線系統的技術性能要求是建立在滿足饋線和饋線附屬組件的技術要求的基礎之上的。因此,下述應介紹其饋線系統各構件的技術要求。
1、同軸電纜與電纜接口
微波接力通信的同軸電纜饋線系統所用同軸電纜線,多采用阻抗特性為50Ω、泡沫聚乙烯絕緣料的射頻同軸電纜,電纜接口(同軸頭)多采用N-50 K。從電磁場理論來講,同軸電纜可以傳輸無色散的TEM(橫電磁波)模,也可傳輸色散的TE(橫電波)模和TM(橫磁波)模,顯然,TEM應是同軸電纜饋線的主模。射頻同軸電纜的內導體材料有獨股的銅線和銅包鋁線之分,外導體有銅管外導體(皺紋管和光滑管)和編織外導體之分。應根據其射頻頻率的不同而選用。
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2、橢圓形軟波導及其接口
隨著射頻頻率的提高,同軸電纜饋線的趨膚效應加重,導致其電阻增大,因而同軸電纜饋線傳輸損耗增大,所以在射頻高頻段應采用波導饋線。波導管傳輸的是TE模和TM模。橢圓形軟波導饋線多采用銅管(可皺紋管或光滑管之分)材料,它形成了E面(垂直于長軸平行于短軸的面)和H面(垂直于短軸平行于長軸的面)。在我國通信行業標準YD/T 831《微波接力通信系統橢圓軟波導技術條件》中,給出了橢圓軟波導的相關技術要求。橢圓形軟波導的接口多采用矩形波導法蘭盤,其技術要求應符合國家標準GB/T 11449.2的規定。
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3、硬波導管
硬波導管,也稱金屬波導管,在微波接力通信的波導饋線系統中,主要實現相應的功能,如彎頭、橢矩變換、極化分離等。硬波導管是由銅或銅合金拉制而成(具有矩形、圓形、扁矩形等形狀),不可扭轉。我國國家標準GB/T 8894《銅及銅合金波導管》對硬波導管的技術要求做出了相應的規定。
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4、軟波導管
橢圓形波導饋線雖然也是一種軟波導,但其彎曲或扭轉是有一定限度要求的,當超限時會引起饋線的電性能的變化。因此,在超限彎曲或扭轉時需要專門的軟波導管。軟波導管分為可扭轉型和不可扭轉型兩類,在我國國家標準GB/T 11451《軟波導組件性能》中對器性能要求做出了詳細的規定。
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