本發(fā)明涉及一種漏泄同軸電纜，尤其涉及一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型漏纜。

背景技術(shù)：

近幾年，在物聯(lián)網(wǎng)RFID、傳感應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新的、迫切的應(yīng)用需求。這些需求表現(xiàn)在兩個方面：1)要求超高頻(UHF)物聯(lián)網(wǎng)天線能夠覆蓋且僅覆蓋一個指定的區(qū)域；2)要求無源UHF RFID標(biāo)簽與無源傳感器一體化，形成無源RFID/Sensor，實現(xiàn)對特定區(qū)域內(nèi)物體的識讀以及物體環(huán)境信息的感知。當(dāng)這個區(qū)域為一個狹長區(qū)域時，如長排倉儲貨架的一層上的物品和溫濕度監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)的一條流水作業(yè)線上產(chǎn)品的管理、精細(xì)作業(yè)溫室大棚的一行農(nóng)作物各植株的標(biāo)志及溫濕度控制、安防監(jiān)控的電子圍欄等等，物聯(lián)網(wǎng)如采用傳統(tǒng)的定向輻射天線，會因波束覆蓋區(qū)域過大或不能靈活調(diào)控，難以勝任?，F(xiàn)有解決方案一般由多天線同時工作來覆蓋需要區(qū)域。如何找到一種部署靈活、調(diào)控方便、低成本的解決方案，實現(xiàn)制定狹長區(qū)域或其它非規(guī)則區(qū)域RFID/傳感覆蓋，很值得研究。

漏泄同軸電纜是在同軸電纜外導(dǎo)體開一系列縫隙使其傳輸能量在可以泄露來同時達(dá)到信號傳輸和天線輻射的目的?？紤]到上述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的特點，采用漏纜，即漏泄同軸電纜，可望提供絕佳的解決方案。采用經(jīng)過特殊設(shè)計的漏纜作為超高頻物聯(lián)網(wǎng)天線，通過漏纜的不同交織部署，可靈活、方便地實現(xiàn)對任意區(qū)域的分布式覆蓋，從而推動物聯(lián)網(wǎng)無源RFID/傳感在倉儲貨架、工業(yè)生產(chǎn)流水作業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)大棚、安防電子圍欄等方面的應(yīng)用。

目前，現(xiàn)有的漏纜應(yīng)用于通信領(lǐng)域，其耦合損耗小、輻射能量低，直接應(yīng)用于超高頻物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中時其對無源RFID標(biāo)簽的有效閱讀距離只能達(dá)到幾厘米，無法滿足正常工作環(huán)境的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有高耦合損耗的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型漏纜。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型漏纜，包括由內(nèi)層向外層依次布置的內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)層、外導(dǎo)體、絕緣保護(hù)層，所述外導(dǎo)體沿軸向開有連續(xù)縫隙，所述連續(xù)縫隙的兩側(cè)開有周期性縫隙。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型漏纜，適用于物聯(lián)網(wǎng)RFID/傳感應(yīng)用，具有高耦合損耗，高耦合損耗的漏泄同軸電纜可以提供較大輻射能量從而遠(yuǎn)距離激活標(biāo)簽達(dá)到閱讀的目的。

附圖說明

圖1為結(jié)合開關(guān)陣列的物聯(lián)網(wǎng)多天線系統(tǒng)示意圖。

圖2為漏泄同軸電纜作為物聯(lián)網(wǎng)天線分布式覆蓋示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中漏泄同軸電纜軸向示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例中漏泄同軸電纜外導(dǎo)體開縫結(jié)構(gòu)具體參數(shù)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例中傾斜角為0°時外導(dǎo)體開縫結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例中重疊三角形外導(dǎo)體開縫結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例中兩側(cè)U型外導(dǎo)體開縫結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例中兩側(cè)L型外導(dǎo)體開縫結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型漏纜，其較佳的具體實施方式是：

包括由內(nèi)層向外層依次布置的內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)層、外導(dǎo)體、絕緣保護(hù)層，所述外導(dǎo)體沿軸向開有連續(xù)縫隙，所述連續(xù)縫隙的兩側(cè)開有周期性縫隙。

所述連續(xù)縫隙為波浪形的彎折型縫隙或直線型縫隙，所述連續(xù)縫隙兩側(cè)的周期性縫隙相互交錯布置。

所述周期性縫隙為單個三角形縫隙或多個三角形組合縫隙。

當(dāng)所述周期性縫隙為單個三角形縫隙時，縫隙采用漸變長斜邊三角形縫隙。

所述周期性縫隙為L型或U型縫隙。

本發(fā)明的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型漏纜，應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，適用于物聯(lián)網(wǎng)RFID/傳感應(yīng)用，具有高耦合損耗。作為超高頻(UHF)物聯(lián)網(wǎng)天線，高耦合損耗的漏泄同軸電纜可以提供較大輻射能量從而遠(yuǎn)距離激活標(biāo)簽達(dá)到閱讀的目的。

本發(fā)明中，所述漏泄同軸電纜采用全新的開縫方式，在外導(dǎo)體開有連續(xù)彎折型縫隙及其兩側(cè)周期性三角形縫隙或三角形組合縫隙以及其它形狀縫隙構(gòu)成漏纜的縫隙陣列；

所述的縫隙陣列中，連續(xù)彎折型縫隙是此結(jié)構(gòu)的開縫基礎(chǔ)，此連續(xù)縫隙可以保證有利于提供穩(wěn)定均勻的泄露能量，使得漏纜沿軸向電場均勻分布，同時通過調(diào)整中心縫隙的寬度及傾斜角可以改變基礎(chǔ)漏泄能量的大小。連續(xù)彎折型縫隙兩側(cè)呈上下交錯排列的周期性三角形縫隙或三角形組合縫隙以及其它形狀縫隙，可以進(jìn)一步提高漏泄同軸電纜的耦合損耗，改善漏泄同軸電纜的極化失配問題，提高高耦合損耗漏泄同軸電纜的整體性能。

優(yōu)選地，所述縫隙陣列中上下交錯排列的縫隙采用三角形縫隙結(jié)構(gòu)，其斜邊可使周向和軸向場分量具有相位差，可實現(xiàn)橢圓極化方式，有利于提高物聯(lián)網(wǎng)RFID/傳感標(biāo)簽的讀取率。

優(yōu)選地，所述縫隙陣列中上下交錯排列的縫隙采用漸變長斜邊三角形縫隙或組合縫隙，可使漏泄同軸電纜在開縫處使漏纜特性阻抗變化緩慢，減小反射，降低傳輸損耗，最終達(dá)到高耦合損耗下有較長工作距離。

優(yōu)選地，所述縫隙陣列中上下交錯排列的縫隙采用L型或U型縫隙，在對漏纜周向輻射極化要求不高時，有利于簡化漏纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計，增加漏纜加工制造的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明所提出的應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的高耦合損耗漏泄同軸電纜，給漏泄同軸電纜帶來了全新的應(yīng)用模式，填補(bǔ)了漏纜在物聯(lián)網(wǎng)RFID/傳感應(yīng)用中的空白。

2、本發(fā)明采用全新的連續(xù)彎折型開縫形式，保證在無源RFID/傳感應(yīng)用背景下，提供穩(wěn)定均勻的軸向電場分布，同時通過對縫寬及傾斜角的調(diào)整可改變漏纜基礎(chǔ)漏泄能量大小。

3、連續(xù)彎折型縫隙兩側(cè)呈上下交錯排列的周期性三角形縫隙或三角形組合縫隙以及其它形狀縫隙，可以進(jìn)一步提高漏泄同軸電纜的耦合損耗，改善漏泄同軸電纜的極化失配問題，減小反射，提高高耦合損耗漏泄同軸電纜作為閱讀天線應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的整體閱讀性能。

4、與傳統(tǒng)通信漏纜相比，其耦合損耗參數(shù)可提高20dB以上，使其作為物聯(lián)網(wǎng)天線后對無源標(biāo)簽的閱讀距離顯著增大。

具體實施例：

為使本發(fā)明的上述目的、特點和優(yōu)點更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參照圖3，本分發(fā)明提出了一種高耦合損耗的漏泄同軸電纜實施例1的結(jié)構(gòu)圖，具體包括內(nèi)導(dǎo)體1、介質(zhì)層2、外導(dǎo)體3、絕緣保護(hù)層4以及外導(dǎo)體中心連續(xù)縫隙5和兩側(cè)周期性縫隙6。

此結(jié)構(gòu)是周期性結(jié)構(gòu)，設(shè)計作為超高頻物聯(lián)網(wǎng)RFID天線，因此工作中心頻率為915MHz。根據(jù)公式:

其中λ₀為中心工作波長，此處取329mm；ε_r為內(nèi)外導(dǎo)體之間介質(zhì)的相對介電常數(shù)。因此，從此處可確定在超高頻物聯(lián)網(wǎng)RFID工作模式下的周期P的取值范圍。

縫隙周期由下面公式確定：

0.4P≤L≤0.5P

0.5b≤h₁≤b

0.5h₁≤h≤0.9h₁

其中λ₀為中心工作波長，由確定，c為自由空間中電磁波的傳播速度，f₀為漏泄同軸電纜設(shè)計的中心工作頻率；ε_r為內(nèi)外導(dǎo)體之間介質(zhì)的相對介電常數(shù)；b為漏泄同軸電纜外導(dǎo)體的外徑。

連續(xù)彎折型縫隙寬度及傾斜角取值為：

1.5mm≤w≤3mm

0°≤θ≤10°

中心縫隙兩側(cè)三角形縫隙排列結(jié)構(gòu)距離中心縫隙下頂點的水平距離為0.05P～0.2P。

連續(xù)彎折型縫隙目的為了更多地切割電流達(dá)到增強(qiáng)耦合損耗的目的，同時提供穩(wěn)定均勻的軸向電場分布。其取值為1.5mm-3mm。

縫隙傾斜角取值為0°～10°，傾斜角越大，軸向切割電流也增加，耦合損耗增強(qiáng)。

然后確定中心縫隙兩邊排列的周期性三角形縫隙。確定三角形底邊長L取值范圍0.4P-0.5P，三角形底邊距離中心連續(xù)性縫隙中心線15mm-20mm，調(diào)整三角形頂點邊位置即調(diào)整軸向切割槽的傾斜程度可直接控制漏纜的傳輸損耗和耦合損耗，根據(jù)工作距離和閱讀距離做出適當(dāng)調(diào)整，使漏纜達(dá)到最佳工作性能。

以上各參數(shù)選取的原則是：中心縫隙寬度w在所確定的范圍內(nèi)取值，調(diào)整w可協(xié)調(diào)耦合損耗和傳輸損耗之間關(guān)系；三角形底邊長主要決定了漏纜的耦合損耗；三角形和中心彎折型縫隙的相對位置直接影響切割電流分布，因此適當(dāng)優(yōu)化控制可以達(dá)到耦合損耗和傳輸損耗相互協(xié)調(diào)，取得折中的參數(shù)。

上述實施方案中漏泄同軸電纜外導(dǎo)體開縫周期和尺寸也可以進(jìn)行如下調(diào)整：

外導(dǎo)體3上周期性彎折縫隙切斜角變?yōu)?°，從而形成特殊的中心直線型縫隙，如圖5所示，這使得漏纜更容易加工，更適用于批量生產(chǎn)。

外導(dǎo)體3上彎折型縫隙兩側(cè)的單個三角形縫隙變?yōu)榻化B三角形縫隙，如圖6所示。

外導(dǎo)體3上彎折型縫隙兩側(cè)的三角形縫隙結(jié)構(gòu)改變?yōu)轭怳型縫隙結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

外導(dǎo)體3上彎折型縫隙兩側(cè)的結(jié)構(gòu)邊為L型縫隙結(jié)構(gòu)，如圖8所示。

采用圖3所示結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體開縫結(jié)構(gòu)作為數(shù)值計算例子：這里舉例只是為了演示上述實施方法應(yīng)用到一根同軸電纜的設(shè)計，并不表示上述實施方案只適用以下所列出的數(shù)據(jù)。

選取外導(dǎo)體外徑為21mm，內(nèi)導(dǎo)體外徑為9mm，內(nèi)外導(dǎo)體之間的絕緣介質(zhì)為發(fā)泡聚乙烯其相對介電常數(shù)1.26；漏纜應(yīng)用于超高頻物聯(lián)網(wǎng)天線，中心工作頻率為915MHz。選取開縫周期P＝256mm；中心縫隙寬度w＝2mm，中心彎折型縫隙傾斜角angle＝5°，兩側(cè)三角形縫隙底邊長L＝113mm，三角形高度h＝15mm，三角形底邊距離中心縫隙距離h1＝20mm，三角形頂點相對坐頂點位置m2＝24mm。

在HFSS全波三維電磁仿真設(shè)計軟件中進(jìn)行仿真模型，得到此結(jié)構(gòu)中沿著軸向移動2m處的耦合損耗為-46dB(50％)及-50dB(90％)。在功率輸出為1W的物聯(lián)網(wǎng)閱讀器，無源標(biāo)簽最小激活功率為-14dBm中，根據(jù)弗里斯傳輸公式可計算得標(biāo)簽的有效閱讀距離為1.58m。其傳輸損耗為0.3dB/m，因此計算可得在15米處對無緣標(biāo)簽的有效閱讀距離可達(dá)到0.85m。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。