泄漏電纜周界入侵防范技術國內(nèi)外發(fā)展概況
2010/8/9 8:50:48
泄漏電纜是一種有效的周界入侵傳感器，屬于無線電漏泄場原理的應用范疇。早自1960年起，首先由英國學者提出無線電漏泄場理論及其在煤礦井巷中的應用，法國學者豐富了它的理論內(nèi)容，20世紀70年代德國將其推廣到地鐵通信，繼之，美國、瑞典、加拿大、日本等國將其應用領域進一步拓展到鐵路、礦山、隧道、機場、碼頭及某些軍工場合。
經(jīng)過多次國際研討會的肯定，無線電漏泄場技術在機理上日趨成熟，很快引起各國軍工業(yè)界的重視和資金投入。周界入侵檢測作為無線電漏泄場原理應用的重要分支領域，加拿大學者率先發(fā)表了稱之為“導波雷達”（Guided radar）的學術論文。繼之以美國、加拿大、法國等國為代表，大量采納泄漏電纜作為周界入侵傳感器，大量應用到監(jiān)獄、油品庫、彈藥庫、生化毒品基地、核廢處理場、導彈試驗場、海關管制區(qū)、軍品物資庫、飛機場、軍事禁區(qū)以及邊防警戒區(qū)等場合。
20世紀80年代中期，我國科研機構曾將無線電漏泄場原理的應用列入國家“七五”重點科技攻關項目并取得成功驗收、鑒定、頒獎的成績。與此同時，國內(nèi)單位也開發(fā)了泄漏電纜周界入侵系統(tǒng)并逐步進入安防產(chǎn)品市場。當前，此類國內(nèi)產(chǎn)品主要裝備監(jiān)獄和軍品倉庫等場合，嚴格講來還存在著技術層次較低、結構粗糙、誤報控制不足、價格偏高等不足需要著力改進。=
對射頻同軸電纜按特定要求加以疏編、開縫、穿孔、開槽等工藝方式對其外導體屏蔽層施以連續(xù)且有規(guī)則的“破壞”，即能制造出泄漏電纜。由此故意引起射頻同軸電纜中傳輸?shù)臒o線電信號能量發(fā)生泄漏作用，將在泄漏電纜徑向長度的周圍建立起一種均勻且連續(xù)的無線電電磁場，稱之為“漏泄場”。藉助“漏泄場”，泄漏電纜為無線電信號在“限定空間”中的傳輸提供了一種類似長天線作用的傳輸媒介，構成沿泄漏電纜狹長區(qū)域內(nèi)的無線電傳輸通道，據(jù)此可實現(xiàn)無線電收發(fā)訊機與饋體泄漏電纜之間兩個可逆方向上完全等效的電磁能量的交換或稱“耦合”，從而得以可靠地實現(xiàn)某些“限定空間”（井巷、隧道、山洞、地下道等處）的無線電雙向通信。
泄漏電纜是無線電漏泄場原理周界入侵檢測技術的關鍵部件。泄漏電纜的設計關鍵是內(nèi)導體、外導體、絕緣體和外護套的結構尺寸、材質(zhì)、結構均勻性、空氣介質(zhì)比率、屏蔽形式和光電復蓋率等。其主要電氣特性是內(nèi)、外導體直流電阻、分布電容、電感電阻比、傳輸衰減、耦合效率、表面轉(zhuǎn)移阻抗及其特性阻抗等。無論何種設計，終著眼點主要是追求較小的傳輸衰減和較高的耦合效率。
泄漏電纜的傳輸衰減是電纜材質(zhì)和工藝結構的函數(shù)。主要表征為：隨內(nèi)、外導體電阻成正比地增加，隨電纜的特性阻抗成正比地減少，隨介質(zhì)的功率因子成正比地增加，隨介質(zhì)的介電常數(shù)呈平方根函數(shù)，隨外導體的光電復蓋率成反比地增加。
泄漏電纜的耦合效率涉及電磁場理論。經(jīng)電磁耦合理論推導并加以適當近似得知，由屏蔽形式所決定的表面轉(zhuǎn)移阻抗和轉(zhuǎn)移導納是耦合效率的關鍵因數(shù)，比較直觀的主要表征為：隨單位長度外導體開孔面積（大小、數(shù)目）成正比地增加，隨外導體開孔（縫）縱向長度成正比地增加，隨開孔的園周長度成平方關系增加，隨電纜直徑大小成平方關系降低。
由于泄漏電纜比較重視其結構工藝，各國制造商均擁有不同的專利技術。較典型的有英國的疏編技術、美國的螺旋管特征開孔技術、德國的縱向開縫技術、日本的八字開槽技術等。
在實際應用中，為了補償泄漏電纜在徑向長度上傳輸衰減隨距離按對數(shù)規(guī)律逐漸增大的影響，國際上大部分用作周界入侵傳感器的商品泄漏電纜均采用沿電纜徑向長度逐漸增加開孔尺寸的工藝措施。這種措施常常被稱作耦合能量分級技術，用以獲得耦合能量分級型泄漏電纜。其確切的制造細節(jié)通常申請為專利。
泄漏電纜作為周界入侵檢測傳感器應用時通常采用埋地敷設方式。埋地敷設方式可取得隱形連續(xù)復蓋周界防區(qū)和免維護的實用效果。
實驗研究表明：采用兩根平行敷設的泄漏電纜，一根接入發(fā)信機，另一根接入受信機，入侵者進入兩根電纜中間區(qū)域時，由于處在“漏泄場”中的人體對無線電射頻能量的散射，將引起受信機端口接收信號電平的波動。采用各種信號分析手段檢測出這個變動，即可對入侵者在防護周界范圍內(nèi)作出定性和定位判斷。在各種泄漏電纜周界入侵防范系統(tǒng)中，無一例外地都采用泄漏電纜作為入侵檢測傳感器。
泄漏電纜的一端接入發(fā)信機后，無線電射頻能量在泄漏電纜內(nèi)部一方面以同軸波模式向電纜終端傳輸?shù)耐瑫r，另一方面通過電纜外導體開孔的表面沿電纜徑向長度以準TEM波模式向前方傳播可稱之為表面波。同軸波模式的傳輸速度和傳輸衰減決定于同軸電纜的結構參數(shù)，基本上與安裝環(huán)境無關；表面波模式的傳輸速度和傳輸衰減則與安裝環(huán)境有關，如果泄漏電纜以埋地方式安裝，與地面以上的空氣環(huán)境中安裝相比，表面波的傳輸速度減慢且傳輸衰減增大。上述沿電纜長度上存在著的表面波是一種近場波，其作用場僅及距電纜若干公尺以內(nèi)，這種電磁漏泄場的能量將隨其與電纜縱向距離增大而迅速衰減直至消失。這意味著泄漏電纜作為入侵檢測傳感器應用時，僅包含一個有限距離的檢測區(qū)域，對無線電空間秩序不構成為一種有害的干擾源。
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