本实用新型涉及无线通信及信号传输技术领域，尤其涉及一种具有辐射模的水平极化椭圆漏泄软波导。
背景技术：
目前，随着无线通信技术的发展，不同系统需要应用不同的无线频率，造成了我国目前的无线通信频率资源十分紧缺，在现阶段3GHz以下的无线通信频段都已经饱和的前提下，通信行业也正在积极探索和寻求如何利用更高频率的无线频率资源。工信部已经发文明确了第五代国际移动通信系统(IMT-2020)的初始频段，拟在3300～3600MHz和4800～5000MHz 两个频段上部署5G网络，而国内三大运营商也同时都在积极进行5G网络的规划与部署，且据国内外专家分析，未来十年内通信行业所需使用的无线通信频率将会达到6～10GHz，因此，6～10GHz频率段的发展也深受通信行业的青睐。在未来无线通信向高频率发展这一大背景下，与高频率网络配套的硬件设备也具有极大的发展潜力。
3GHz以下通信频段的无线通信系统中多采用漏泄同轴电缆进行信号的传输和覆盖，射频同轴电缆的结构特性决定了其只能满足现阶段3GHz以下通信频段使用，如果在6～10GHz 通信频段下使用，就必须使用规格较小的同轴电缆，但是相应地，传输损耗会急剧增大，传输距离会变短，无法满足系统覆盖的要求。
目前，在5GHz频段可使用的无线信号传输和覆盖的手段为基站天线和矩形漏泄波导，他们分别存在以下缺陷：1、对于基站天线，需要配置五米左右的天线杆悬挂天线，导致严重破坏城市美观，且后期维护困难，招致市政部门诟病，同时，如果是在开阔地段使用基站天线进行信号传输和覆盖，会与民用5GHz的WiFi信号造成相互干扰，传输性能差；2、对于矩形漏泄波导，矩形漏泄波导虽然在通信信号的传输和覆盖方面优于漏泄同轴电缆，但是，因为矩形截面的特点，矩形漏泄波导只能做成直管而无法进行弯曲，受运输和搬运等因素的影响，目前单根的矩形漏泄波导最长只能做到12米左右，铺设时需要通过设置在矩形漏泄波导管两端的法兰盘进行逐段连接，后期维护时也需要将附近前后几段矩形漏泄波导拆掉才可进行，每处连接点需安装8～14条螺丝，而每公里的连接点约为八十处以上，也就意味着每铺设或拆卸一公里的矩形漏泄波导就需要安装上千条螺丝，不仅施工任务繁重，而且连接点过多也给整个通信网络的通信安全造成了极大的隐患，并且，矩形漏泄波导的热胀冷缩现象十分严重，据统计，300米线路长度热胀冷缩量就可达到700mm之大，这样连接法兰处极易被拉松导致矩形漏泄波导受潮进水；在地铁隧道等狭窄环境中将12米长度的漏泄波导管搬运至轨旁十分不便，不能像漏泄同轴电缆一样成盘吊运至轨旁，只能采用人工搬运，人力浪费严重，工作效率极低，另外，受复杂的地铁环境影响，矩形漏泄波导极易受到列车直流供电系统的电腐蚀和因环境产生的化学腐蚀，由于矩形漏泄波导只对带有漏泄孔的宽面进行防护，一旦其余三个面出现锈蚀损毁的现象，就会出现通信系统瘫痪的隐患。
椭圆漏泄软波导所向外漏泄电磁波可分为耦合模和辐射模两大类，虽然耦合模形式电磁波覆盖具有使用频带较宽，不存在谐振频率，工艺易实现的优点，但是，其径向作用距离较短，耦合损耗较大，在特定频率下性能没有得到优化。辐射模形式电磁波覆盖具有径向作用距离较远，耦合损耗较小，在特定频率下各项性能指标均已得到优化，但是使用频带有一定范围，存在谐振频率，工艺实现比较复杂，因此，如何同时满足远距离径向作用和宽频带的使用需求是当前要解决的重大问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种具有辐射模的水平极化椭圆漏泄软波导，能够与水平极化天线配套使用，适用于高频段电磁波的传播且频点范围宽，能够满足5G移动通信以及未来更高通信频段使用，信号覆盖采用辐射模形式，具有传输损耗小，通过漏泄孔向外辐射水平极化波时覆盖均匀波动小的优点，并且弯曲性能好，能够成圈盘绕在电缆盘具上，不仅大大提高了单根波导的长度，大大减少了单位距离内的连接点，提高了波导的通信安全，而且运输方便，铺设简单，减小了人力浪费，提高了铺设工作效率。
本实用新型采用的技术方案为：
一种具有辐射模的水平极化椭圆漏泄软波导，包括椭圆金属软波导和套设在椭圆技术软波导外的外护套，所述椭圆金属软波导采用轧纹成型工艺形成的皱纹管，其特征在于：所述椭圆金属软波导上沿轴向设有一排均匀分布的漏泄孔组，每组漏泄孔均包括N个漏泄孔，每个漏泄孔的中线均垂直于椭圆金属软波导的轴向设置，通过漏泄孔组向外覆盖电磁波的形式为辐射模形式，且向外覆盖的电磁波为水平极化波；
设相邻两组漏泄孔之间的节距为P，则m为整数，且1≤m≤10，λ为椭圆漏泄软波导所使用频率下的电磁波在椭圆漏泄软波导中的波长；
设椭圆金属软波导横截面的长轴直径为A，椭圆金属软波导横截面的短轴直径为B，长轴直径A和短轴直径B满足的条件为：
A>B且A≈2kB (1)
公式(1)和(2)中，k为椭圆漏泄软波导直径修正系数，k的取值范围为0.8～1，k1为椭圆漏泄软波导轧纹修正系数，k1的取值范围为0.8～1，ct为自由空间电磁波的传播速度，fstop为椭圆漏泄软波导的终止频率。
所述长轴直径A的取值范围为25.5mm≤A≤108.5mm，短轴直径B的取值范围 12.5mm≤B≤65.5mm，椭圆漏泄软波导使用频率的取值范围为2.5GHz～11.7GHz。
所述长轴直径A的取值范围为48.5mm≤A≤50.5mm，短轴直径B的取值范围为 27.5mm≤B≤30.0mm，椭圆漏泄软波导的使用频率的取值范围为5.3GHz～6.6GHz。
所述漏泄孔为矩形漏泄孔，设矩形漏泄孔垂直于椭圆金属软波导轴向的边为长边，设矩形漏泄孔平行于椭圆金属软波导轴向的边为宽边，在相邻的长边和宽边所构成的直角连接处设有倒角；设长边长度为d，长边长度d的计算公式为：
公式(3)中，λ为波在自由空间的波长，λg为波导波长；其中，波导波长λg的计算公式为：
公式(4)中，λc为截止波长。
所述长边长度d的取值范围为5mm≤d≤25mm。
设矩形漏泄孔的宽边长度为c，所述宽边长度c的取值范围为1mm≤c≤10mm。
设相邻长边和宽边之间的倒角半径为R，倒角R的取值范围为
所述矩形漏泄孔的长边长度和宽边长度沿漏泄软波导轴向方向上分段设置。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)通过在椭圆金属软波导上沿轴向设有一排均匀分布的漏泄孔组，每组漏泄孔组包括N个漏泄孔，通过漏泄孔的数量N、长边d、宽边c、倒角R和节距P的取值范围设计，使本实用新型的使用频率高达10GHz，实现了高频率无线信号的传输，满足了5G网络以及 6～10GHz频率段网络的使用需求，并且能够大大减小了传输损耗，相对于1-5/8"漏泄电缆在2.4GHz时传输损耗就高达6dB/100m和1/2"漏泄电缆在5.8GHz频率下传输损耗高达 35dB/100m，本实用新型在5.8GHz频率下传输损耗仅为5dB/100m，传输性能的优势明显；
(2)通过椭圆金属软波导的轧纹结构，大大增强了本实用新型的弯曲性能，使其可以成圈地盘绕在电缆盘具上，单根长度长，不仅方便了运输和搬运，打破了原有的矩形漏泄波导不能长段运输的局限性和搬运造成的人力浪费，而且减小了单位距离内的连接点数量，大大提高了铺设效率，减小了人力浪费，且铺设地点灵活即可轨旁铺设也可沿隧道壁架设，不会对其他系统的维护造成影响；
(3)通过外护套的设计，对椭圆漏泄软波导进行全方位的防护，有效的避免了复杂环境对椭圆漏泄软波导的锈蚀损坏，极大程度的加强了防水防潮效果，以保通信畅通，确保行车安全；
(4)通过漏泄孔数量和结构以及节距的设计，使本实用新型的椭圆漏泄软波导在天线水平接收时具有较低的耦合损耗，且向外辐射的水平极化波波动仅为±2dB，波动小，传输信号稳定；
(5)通过将矩形漏泄孔的长边长度和宽边长度沿漏泄软波导轴向方向上进行分段设置，实现了辐射场强的分段补偿。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为每组漏泄孔组中包含一个漏泄孔时椭圆金属软波导的结构示意图；
图3为每组漏泄孔组中包含两个以上漏泄孔时椭圆金属软波导的结构示意图；
图4为本实用新型在5800MHz频率的椭圆漏泄软波导水平极化波下的耦合损耗仿真图；
图5为本使用新型在5800MHz频率的椭圆漏泄软波导水平极化波下的耦合损耗测试图。
附图标记说明：
1、椭圆金属软波导；2、外护套；3、漏泄孔3。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括椭圆金属软波导1和套设在椭圆技术软波导外的外护套 2，椭圆金属软波导1采用轧纹成型工艺形成的皱纹管，椭圆金属软波导1上沿轴向设有一排均匀分布的漏泄孔组，每组漏泄孔3均包括N个漏泄孔3，每个漏泄孔3的中线均垂直于椭圆金属软波导1的轴向设置，通过漏泄孔组向外覆盖电磁波的形式为辐射模形式，且向外覆盖的电磁波为水平极化波；
设相邻两组漏泄孔3之间的节距为P，则m为整数，且1≤m≤10，λ为椭圆漏泄软波导所使用频率下的电磁波在椭圆漏泄软波导中的波长；
设椭圆金属软波导1横截面的长轴直径为A，椭圆金属软波导1横截面的短轴直径为 B，长轴直径A和短轴直径B满足的条件为：
A>B且A≈2kB (1)
公式(1)和(2)中，k为椭圆漏泄软波导直径修正系数，k的取值范围为0.8～1，k1为椭圆漏泄软波导轧纹修正系数，k1的取值范围为0.8～1，ct为自由空间电磁波的传播速度，fstop为椭圆漏泄软波导的终止频率。长轴直径A的取值范围为25.5mm≤A≤108.5mm，短轴直径B的取值范围12.5mm≤B≤65.5mm，使椭圆漏泄软波导能够在2.5GHz～11.7GHz 频段中使用，使用范围广，更优选的，将长轴直径A在48.5mm≤A≤50.5mm的取值范围内选取，短轴直径B在27.5mm≤B≤30.0mm的取值范围内选取，使椭圆漏泄软波导的使用频率的取值范围为5.3GHz～6.6GHz。
实施例一：
作为第一种优选实施方式，优选长轴直径A＝49.35mm，即B＝28.75mm，椭圆漏泄软波导的终止频率fstop选择的值选择为5.8x106Hz；
如图2所示，设相邻两组漏泄孔3之间的节距为P，则m为整数，且1≤m ≤10，λ为椭圆漏泄软波导所使用频率下的电磁波在椭圆漏泄软波导中的波长；漏泄孔3 采用矩形漏泄孔，且每组漏泄孔3包含一个漏泄孔3，即N＝1，设矩形漏泄孔垂直于椭圆金属软波导1轴向的边为长边，长边长度设为d，设矩形漏泄孔平行于椭圆金属软波导1 轴向的边为宽边，宽边长度设为c，在相邻的长边和宽边所构成的直角连接处设有倒角，倒角半径设为R；矩形漏泄孔的长边长度、宽边长度和夹角θ沿漏泄软波导轴向方向上分段设置，实现了辐射场强的分段补偿。
长边长度d的计算公式为：
公式(3)中，λ为波在自由空间的波长，λg为波导波长；其中，波导波长λg的计算公式为：
公式(4)中，λc为截止波长。
长边长度d的取值范围为5mm≤d≤25mm，宽边长度c的取值范围为1mm≤c≤10mm，倒角R的取值范围为
评估椭圆漏泄软波导辐射性能的好坏，一般通过一定概率下的耦合损耗进行考核。漏泄孔3切断椭圆漏泄软波导内壁上的传导电流，在漏泄孔3上产生电场，且对椭圆漏泄软波导内壁电流产生扰动，并从椭圆漏泄软波导内向自由空间辐射部分电磁能量，而随着漏泄孔3位置以及形状和尺寸的不同，通过漏泄孔3向外辐射的极化波形式和场强也不同，本实用新型所设计的漏泄孔3向外辐射的极化波形式为水平极化波，与水平极化耦合天线配合使用。
下面以漏泄孔3与车载天线的耦合损耗来进行举例说明：
漏泄孔3与车载天线的耦合损耗通过下列公式求得：
公式(4)中，Lc表示耦合损耗，单位为分贝，Pt表示椭圆漏泄软波导内的传输功率电平，单位为分贝毫瓦，Pr表示车载天线的接收功率电平，单位为分贝毫瓦。
通常采用50％及95％的局部耦合损耗概率值来衡量椭圆漏泄软波导辐射性能的好坏，即50％测得的局部耦合损耗小于该值和95％测得的局部耦合损耗小于该值，在同一概率值的情况下，耦合损耗越小，车载天线的接收场强越强，椭圆漏泄软波导的辐射性能越好。
传输性能的好坏一般根据其传输损耗来判断，椭圆漏泄软波导的传输损耗由下列公式求得：
aLWG＝aWG+ar (6)
公式(6)中，aLWG表示椭圆漏泄软波导的传输损耗，aWG表示椭圆波导的传输损耗，ar表示椭圆漏泄软波导的辐射损耗，辐射损耗的大小与漏泄孔3的槽口形状及尺寸有关，一般辐射损耗的取值范围为0.05aWG≤ar≤0.2aWG；其中，椭圆波导的传输损耗aWG的计算公式如下：
公式(7)中，p表示波导材料的电阻率，p表示铜材的电阻率，本实施例中，p0取值为1.7241x10-8Ω﹒m，t为椭圆软波导铜带厚度，a为波导内截面宽度，a＝A-t，b为波导内截面高度，b＝B-t,fc为波导传输主模TE10或H10的截止频率，f为所计算的传输损耗对应的频率，同一频率下，传输损耗越小，传输性能越好。
本实用新型主要应用于无线通信及信号传输覆盖系统，每一中继段椭圆漏泄软波导中，射频信号通过基站或直放站等信号源设备，从椭圆漏泄软波导上安装有波导同轴转换器的一端注入，其中一部分信号沿椭圆漏泄软波导内部传输到另一端，被安装在椭圆漏泄软波导末端的波导匹配负载全部吸收，另一部分信号通过椭圆漏泄软波导上的漏泄孔3泄漏出去，被车载天线接收。
相较于漏泄同轴电缆，波导具有工作频率高、传输损耗小和耦合损耗性能优良的优点，本实用新型采用具有漏泄孔3的椭圆金属软波导1，长边的长度范围设为5mm≤d≤25mm，宽边的长度范围为1mm≤c≤10mm，而倒角半径的取值范围满足不仅使用频率高达 10GHz，符合未来移动通信高频发展的趋势，能够适用于5G及以上移动通信网络的使用，而且相对于1-5/8"漏泄电缆在2.4GHz时传输损耗就高达6dB/100m和1/2"漏泄电缆在 5.8GHz频率下传输损耗高达35dB/100m，本实用新型在5.8GHz频率下传输损耗仅为 5dB/100m，如图4和图5所示，本实用新型在配合水平极化天线进行信号传输时耦合损耗小，信号波动小，具有良好的稳定性，传输性能优势明显，传输损耗远远低于传统的漏泄同轴电缆，发展前景良好，更好地实现符合外部设备衰减指标和耦合指标的要求，进而保证了本实用新型的传输性能和耦合性能。
本实用新型的椭圆金属软波导1采用高纯度铜带或铝带通过氩弧焊焊接轧纹成型而成，采用的轧纹结构极大程度上增强了本实用新型的弯曲性能，使其可以成圈的盘在电缆盘具上，相较于传统的矩形漏泄波导管，打破矩形漏泄波导管不能大段运输和使用的局限，而且减少了单位距离内的连接点。按椭圆漏泄软波导每五百米为一段进行计算，每公里内椭圆漏泄软波导只有一个连接点，只需要接续一次，而使用矩形漏泄波导，按照十二米每段进行计算，则至少需要接续八十四次，因此，本实用新型能够极大程度地减少施工的工作量，提高工作效率，而且，接续点处如果连接不当，会出现系统电压驻波比偏高，导致整个通信系统报警瘫痪，因此，接续点越多则出现故障点的几率越大，对整个通信系统产生的安全隐患也就越大，而本实用新型极大程度减少连接点的数量，也间接地保障了整个通信系统的安全稳定运行。
同时，相较于传统的矩形漏泄波导管在铺设时的繁重施工任务，成盘的椭圆漏泄软波软导搬运方便，铺设简单，极大地减轻工人的工作量，而且能够进一步提高铺设效率，且弯曲能力强的结构特性，使本实用新型既可以像漏泄同轴电缆一样通过吊具固定在墙壁，也可像矩形漏泄波导管一样铺设在轨道旁，铺设环境适应能力强，使用范围广，发展前景大。
另外，矩形漏泄波导管采用在漏泄孔3上方粘贴胶带加盖板的方式进行防水防潮处理，随着使用时间的增加胶带会出现老化翘边的情况，起不到防水防潮效果，潮气一旦进入波导管腔体内，会导致整个通信系统瘫痪，而本实用新型中则是在椭圆金属软波导1外设有一层完全密封的外护套2，能够有效防止潮气进入椭圆漏泄软波导内部，防水防潮性能优异，而且抗老化性能好，使用寿命长，有效保证了本实用新型的长期稳定工作，进而间接地保障了整个通信系统的稳定运行。
实施例二：
如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于每组漏泄孔组中漏泄孔3的数量为 2个，即N＝2，长边的长度范围设为5mm≤d≤25mm，宽边的长度范围为1mm≤c≤10mm，而倒角半径的取值范围满足节距m为整数，且1≤m≤10，λ为相应使用频率下所对应的电磁波在椭圆漏泄软波导中的波长。
由于波导的使用频段、传输损耗和耦合损耗的大小都与漏泄孔3的排列、槽口形状及尺寸有关，本实用新型中通过漏泄孔3的数量N的数量调整，配合长边d、宽边c和倒角 R的取值范围设计，使本实用新型能够适应不同频段的使用需求，且能够更好地实现符合外部设备衰减指标和耦合指标的要求，进而保证了本实用新型的传输性能和耦合性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。