Blog

Základy únikových kabelů: Mechanismus vyzařování a integrace do pasivního DAS

Vyzařovací versus vazební režim pro rovnoměrné šíření signálu uvnitř budov

Unikající kabely poskytují spolehlivé pokrytí vnitřních prostor dvěma hlavními provozními režimy: vyzařovacím a vazebním režimem. Při provozu ve vyzařovacím režimu mají tyto kabely speciálně navržené štěrbiny vyřezané do vnější vrstvy, které uvolňují radiofrekvenční signály po celé délce kabelu. To velmi dobře funguje u dlouhých přímých úseků, jako jsou chodby, podzemní průchody a schodiště budov. Druhý režim, nazývaný vazební režim, funguje odlišně. Místo přímého vysílání signálů využívá elektromagnetická pole k interakci s blízkými anténami nebo kovovými plochami, čímž umožňuje signálům dosáhnout míst, která by jinak byla obtížně přístupná, aniž by kabel sám o sobě skutečně vysílal. Tato kombinace obou přístupů vysvětluje, proč tvoří unikající kabely tak důležitou součást mnoha rozprostřených anténních systémů instalovaných v komplikovaných budovách. Vezměme si například sportovní arény. Často zde instalují vyzařovací kabely po okrajích míst pro diváky, ale poté větví pomocí úseků ve vazebním režimu, aby dosáhly na luxusní skyboxy a oblasti s jídlem, kde standardní anténní uspořádání by zanechaly velké mezery v pokrytí. Testy provedené za reálných podmínek ukazují, že kombinace těchto technologií může zvýšit konzistenci síly signálu o přibližně 40 procent v budovách postavených z více materiálů, které blokují signál.

Fyzika řízeného úniku: geometrie drážky, návrh prstenců a ladění ztrát spojení

Řízení úniku RF signálu není náhodný proces. Závisí na pečlivém elektromagnetickém inženýrství. Existují v podstatě tři faktory, které společně ovlivňují výkon těchto systémů: tvar slotů, způsob dráždění vnitřního vodiče a dosažení správné impedance. Skutečný tvar slotů může být buď eliptický, nebo obdélníkový, obvykle vzdálené čtvrtinu až půl vlnové délky od sebe a umístěné ve specifických orientacích, které určují například vyzařovací diagramy, vybrané frekvence a dosah signálů. Dráždění vnitřních vodičů pomáhá potlačit nežádoucí vyšší vidy a výrazně zmírňuje obtížné skoky impedance. To snižuje ztrátu signálu o přibližně 15 až 20 decibelů na každých 100 metrů ve srovnání s běžnými hladkými vodiči, což potvrzují teorie vlnovodů podložené normami organizací jako IEEE a IEC. Velikost vazebních ztrát, které v podstatě měří, kolik signálu se přenese z kabelu do okolního prostoru, závisí také velmi silně na hustotě slotů. Pokud je slotů na metr méně (např. 2 až 4), signály lépe pronikají obtížnými materiály, jako jsou železobetonové stěny. Větší počet slotů (asi 6 až 8 na metr) poskytuje lepší pokrytí v rozsáhlých otevřených prostorech. Například spirálové dráždění umožňuje provoz signálů v širokém rozsahu od 698 MHz až po 3,8 GHz, přičemž vyzařovací účinnost zůstává nad 85 % v celém tomto spektru.

Výkon více pásem: Podpora mobilních sítí, Wi-Fi a vysílacích služeb současně

Frekvenčně flexibilní konstrukce únikového kabelu pokrývající rozsah 700 MHz až 3,8 GHz

Dnešní kabely s únikem signálu už nejsou jen o širokém pásmu; jsou navrženy pro skutečnou konvergenci více služeb, kde různé signály mohou spolu existovat, aniž by docházelo k rušení. Klíč k tomu spočívá v pečlivě navržených tvarech otvorů a sofistikovaných strukturovaných vzorech na povrchu kabelu. Ty umožňují přenos signálů od 700 MHz používaných sítěmi FirstNet a digitálního televizního vysílání až po sítě 5G pod 6 GHz a dokonce i na frekvenci 3,8 GHz. Tím je pokryta téměř každá důležitá pásma včetně mobilních sítí, komunikací pro záchranné složky, Wi-Fi 6/6E na 5 GHz a také starších vysílacích kanálů. Když si inženýři vybírají mezi přímými otvory běžícími podél kabelu a spirálovitými otvory kolem něj, ve skutečnosti tím upravují množství unikajícího signálu. To pomáhá udržet úroveň vyzařování v rozmezí přibližně 1,5 dB napříč všemi těmito různými frekvencemi. A tento malý rozsah má velký význam v místech přeplněných bezdrátovými signály, jako jsou rušné železniční stanice či vysoké bytové komplexy, kde by běžné antény vyžadovaly složité filtry a techniky oddělení, aby správně fungovaly.

Ověření reálné spolupráce: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 a DVB-T v budovách určených pro smíšené využití

Testování v reálných prostředích potvrzuje to, co teorie předpokládá. Ocelové konstrukce budov využívané pro obchodní a komerční prostory vykazovaly únik signálu z kabelů, které zároveň přenášely více signálů najednou. Mezi ně patřily LTE-A na 2,1 GHz, 5G NR na 3,5 GHz, Wi-Fi 6 pracující kolem 5 GHz a signály DVB-T na 700 MHz. Systém udržoval stabilní připojení napříč všemi těmito frekvencemi s celkovým úbytkem signálu nepatrně pod 1,3 %. Úspěch tohoto řešení spočívá v tom, že kabel nevyzařuje signály rovnoměrně, ale selektivně na základě řízených vlnových vzorů. Tím se zabrání rušení mezi jednotlivými službami. I když byly mobilní sítě přetížené, ztráty datových paketů ve Wi-Fi připojení činily méně než jednu desetinu procenta. Vysílaná videa dále plynule běžela, zatímco lidé v blízkosti vedli hlasová volání přes LTE. Tradiční uspořádání vyžaduje samostatné antény, kabely, filtry a zesilovače signálu pro každý typ služby. Toto jediné řešení však snižuje potřebu vybavení přibližně o 40 % a šetří náklady při instalaci. Údržba je také jednodušší a rozšíření funkcí v budoucnu nevyžaduje demontáž celého systému.

Eliminace mrtvých zón: Spolehlivost pronikání a pokrytí v náročných vnitřních prostředích

Odolnost signálu skrz železobeton, ocelové konstrukce a sklo s nízkou emisivitou

Moderní stavební materiály, jako je železobeton, ocelové konstrukce a ty elegantní nízkoemisní skla, jsou velmi účinné při blokování radiofrekvenčních signálů, někdy způsobují útlum mezi 20 až 40 dB. Tyto překážky pro signál často pozorujeme například výtazích, podzemních prostorách, místnostech pro lékařské zobrazování a ve vysoce efektivních kancelářských budovách s jejich hladkými fasádami. Unikající kabely tento problém řeší jinak než pouhým zvyšováním výkonu. Místo toho posunou bod vyzařování přímo do oblasti, kde jsou překážky. Princip fungování těchto kabelů je docela chytrý – jejich vyzařování ve formě přímé čáry dokáže obejít odrazné plochy a dobře propojit sousedící oblasti. Protože se signál šíří po celé délce kabelu, zůstává silný a konzistentní v různých prostorách, i když prochází tlustými zdmi. Polní testy ukázaly, že koaxiální kabely s unikajícím signálem vykazují méně než 3 dB útlumu při průchodu betonovými stěnami o tloušťce 40 cm, což je o 15 dB lepší výsledek než u běžných antén montovaných na strop za podobných podmínek.

Studie případu: Dosáhnutí 99,2 % rovnoměrnosti pokrytí ve 12-patrové nemocnici s dvojpásmovým únikovým koaxem

Nemocnice ve městské čtvrti s 12 podlažími nedávno instalovala systém únikových kabelů s dvojitou pásmovou propustností, aby vyřešila vážné problémy s komunikací v kritických oblastech, jako jsou místnosti s magnetickou rezonancí, podzemní parkoviště a laboratoře chráněné před zářením. Tento systém zvládal jak signály FirstNet na frekvenci 700 MHz, tak novější signály 5G NR na frekvenci 2,5 GHz prostřednictvím jediné koaxiální instalace. Po dokončení montáže testy ukázaly, že 99,2 % budovy má stabilní pokrytí. Úrovně signálu byly po celé každé patro a oddělení vyšší než -95 dBm, a to i v místech, kde dříve vůbec nebyl příjem. Během cvičných scénářů reakce na mimořádné události zjistili záchranáři, že jejich rádia bezchybně fungují, a vyskytly se pouze minimální problémy při přechodu mezi různými úseky kabelů. To, co tento řešení odlišuje, je jeho výkon ve srovnání s tradičními metodami. Důkladné plánování s ohledem na architekturu budovy a porozumění chování frekvencí umožňuje nemocnicím dosáhnout standardů spolehlivé komunikace, které starší pasivní či aktivní rozložené anténní systémy prostě nedokáží napodobit.

Často kladené otázky

Jak fungují únikové kabely?

Únikové kabely pracují v režimu vyzařování a vazby. Režim vyzařování vysílá signály přímo prostřednictvím štěrbin v kabelu, zatímco režim vazby využívá elektromagnetická pole k přenosu signálů bez přímého vyzařování.

Jaké je výhoda únikových kabelů v komplikovaných budovách?

Únikové kabely mohou zvýšit sílu a stabilitu signálu, zejména v budovách postavených z materiálů, které obvykle signál blokují, čímž zlepšují spolehlivost přibližně o 40 %.

Jaké materiály a vlastnosti konstrukce únikových kabelů pomáhají snižovat ztrátu signálu?

Tvar štěrbin, struktura drsnění vnitřního vodiče a hustota štěrbin jsou rozhodující. Tyto faktory pomáhají řídit vyzařovací vzory, výběr frekvence a omezit ztrátu signálu.

Jak únikové kabely podporují více služeb, jako je mobilní síť a Wi-Fi?

Únikové kabely využívají frekvenčně flexibilní konstrukce, které umožňují práci s širokým rozsahem frekvencí (700 MHz až 3,8 GHz) a podporují různé služby současně bez interference.

Mohou únikové kabely pomoci zlepšit pokrytí v oblastech se stavebními překážkami?

Ano, umístěním vyzařovacích bodů uvnitř překážek zajišťují únikové kabely silné šíření signálu i skrz materiálové bariéry, jako je beton a ocel.