Blogi

Vuotavan kaapelin perusteet: Säteilymekanismi ja integrointi passiiviseen DAS-järjestelmään

Säteily- ja kytkentätila yhtenäisen sisäisen signaalipeiton saavuttamiseksi

Vuotavat kaapelit tarjoavat luotettavaa sisätilakattavuutta käyttämällä kahta päätoimintamenetelmää: säteily- ja kytkentätiloja. Säteilypäällä toimiessaan näissä kaapeleissa on erityisesti suunnitellut aukot ulompaan kerrokseen, jotka vapauttavat radioaaltoja koko kaapelin pituudelta. Tämä toimii erinomaisesti pitkillä suorilla matkoilla, kuten käytävillä, tunnelimaisten tilojen läpi kulkevilla väyliä, sekä rakennusten portaita pitkin. Toinen tila, nimeltään kytkentätila, toimii eri tavalla. Sen sijaan että lähettäisi signaaleita suoraan, se käyttää sähkömagneettisia kenttiä vuorovaikuttaakseen läheisten antennien tai metallipintojen kanssa, mikä mahdollistaa signaalin leviämisen niihin paikkoihin, joihin ei muuten päästä käsiksi ilman itse kaapelista tapahtuvaa lähetystä. Nämä molemmat menetelmät yhdessä selittävät, miksi vuotavat kaapelit ovat niin tärkeä osa monia hajautettujen antennijärjestelmien asennuksia monimutkaisissa rakennuksissa. Urheiluareenat ovat esimerkkinä: niissä sädekaapeleita asennetaan usein katsojapaikkojen reunoille, mutta sitten haaroitetaan kytkentätilan osuuksilla saavuttaakseen yksityislokit ja ravintolakeskukset, joissa perinteiset antenniratkaisut jättäisivät suuria kuiluja palvelun peittoon. Olosuhteissa tehdetyt testit osoittavat, että näiden teknologioiden yhdistäminen voi parantaa signaalin voimakkuuden tasaisuutta noin 40 prosenttia rakennuksissa, jotka on rakennettu useista eri materiaaleista, jotka estävät signaalia.

Ohjatun vuodon fysiikka: loven geometria, aaltopellin suunnittelu ja kytkentähäviön säätö

RF-vuotokontrolli ei ole sattumaa. Se perustuu huolelliseen sähkömagneettiseen suunnitteluun. On olemassa kolme keskeistä tekijää, jotka yhdessä vaikuttavat järjestelmien suorituskykyyn: rakojen muoto, sisemmän johtimen aaltomaisuus ja oikean impedanssin sovitus. Itse rakomuodot voivat olla joko elliptisiä tai suorakulmaisia, niiden etäisyys on tavallisesti noin neljäsosa- tai puoli-aallonpituus ja ne sijoitetaan tiettyihin asentoihin, jotka määräävät mm. säteilykuvion, valittavat taajuudet ja kuinka pitkälle signaalit leviävät. Kun sisäjohtimissa on kyseisiä aaltomaisuuksia, ne auttavat estämään epätoivottuja korkeampia tiloja ja tekevät ärsyttävistä impedanssipoikkeamista paljon vähemmän ongelmallisia. Tämä vähentää signaalin häviötä noin 15–20 desibeliä jokaista 100 metriä kohden verrattuna tavallisiin sileisiin johtimiin, mikä perustuu aaltojohtiteorioihin, joita tukevat standardointijärjestöt kuten IEEE ja IEC. Kytkentähäviö, joka mittaa sitä, kuinka paljon signaalia siirtyy kaapelista ympäröivään tilaan, riippuu myös voimakkaasti raon tiheydestä. Jos rakoja on vähemmän metriä kohti (esimerkiksi 2–4), signaalit pääsevät paremmin läpi vaikeista materiaaleista kuten teräsbetoniseinistä. Enemmän rakoja (noin 6–8 metriä kohti) tarjoaa paremman peiton suuremmille avoimille tiloille. Otetaan esimerkiksi ruuvimaiset aaltomaiset rakenteet – ne mahdollistavat signaalin toiminnan laajalla taajuusalueella 698 MHz:stä aina 3,8 GHz:iin asti samalla kun säteilytehokkuus pysyy yli 85 %:n koko kyseisellä taajuuskaistalla.

Monikanavainen suorituskyky: tukee samanaikaisesti solukkoverkkoja, Wi-Fiä ja lähetyspalveluita

Taajuusjoustavat vuotokelakonkreetit, jotka kattavat 700 MHz: n ja 3,8 GHz: n välisen taajuusalueen

Nykyisten vuotavien kaapeleiden tehtävä ei ole enää pelkästään tarjota leveää kaistaa; ne on suunniteltu oikeasti monipalveluyhteenliittymiseen, jossa erilaiset signaalit voivat elää yhdessä aiheuttamatta häiriöitä. Taikuus syntyy huolellisesti suunnitelluista loviommuksista ja kaapelin pinnan hienoista aaltomalleista. Näiden ansiosta kaapeli toimii kaikilla taajuuksilla 700 MHz:stä, jota käyttävät FirstNet ja digitaalinen televisiolähetys, sub-6 GHz:n 5G-verkkoihin saakka, ja jopa 3,8 GHz:n taajuuksille. Tämä kattaa käytännössä kaikki tärkeät taajuusalueet, mukaan lukien matkapuhelinverkot, turvallisuusviestintä, Wi-Fi 6/6E 5 GHz:ssä sekä vanhat lähetystaajuudet. Kun insinöörit valitsevat, käyttävätkö pitkittäisiä lovia kaapelin pituussuunnassa vai kierrelovia, jotka kiertävät kaapelia, he voivat itse säätää, kuinka paljon signaalia vuotaa ulos. Tämä auttaa pitämään säteilytasot noin 1,5 dB:n erojen sisällä kaikilla eri taajuuksilla. Tämä pieni sädeero puolestaan merkitsee suurta eroa paikoissa, joissa langaton liikenne on tiheää, kuten vilkkaille junasemmoille tai korkeisiin asuintalojen komplekseihin, joissa tavallisten antennien toiminta vaatisi monimutkaisia suodattimia ja erottelutekniikoita.

Käytännön yhteensopivuuden validointi: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 ja DVB-T sekatekstirakennuksissa

Käytännön ympäristöissä suoritetut testit vahvistavat teorian ennusteet. Teräsrunkoisissa rakennuksissa, joita käytettiin vähittäiskauppa- ja toimistotiloina, havaittiin vuotavia kaapleita, jotka käsittelivät useita signaaleja samanaikaisesti. Näihin kuuluivat LTE-A 2,1 GHz:llä, 5G NR 3,5 GHz:llä, Wi-Fi 6 noin 5 GHz:llä sekä DVB-T-signaalit 700 MHz:llä. Järjestelmä säilytti vakaita yhteyksiä kaikilla näillä taajuuksilla, ja kokonaiset tiedonsiirron menetykset olivat alle 1,3 %. Tämän hyvän toiminnan avain on se, että kaapeli vuodattaa signaaleja valikoivasti hallitun aaltomallin perusteella sen sijaan, että lähetettäisiin kaikki tasaisesti. Tämä estää eri palveluiden häiritsemästä toisiaan. Myös silloin, kun soluverkot olivat ruuhkautuneet, Wi-Fi-yhteydet menettivät alle kymmenesosan prosentista datapaketteja. Lähetetyt videot jatkoivat sujuvaa toistoa samalla, kun lähellä käytettiin LTE-pohjaisia puheluita. Perinteiset ratkaisut vaativat erilliset antennit, kaapelit, suodattimet ja tehovahvistimet kullekin palvelutyypille. Tämä yksi ratkaisu vähentää laitteistotarvetta noin 40 %:lla ja säästää rahaa asennusvaiheessa. Myös huolto helpottuu, eikä uusien ominaisuuksien lisääminen myöhemmin edellytä koko järjestelmän purkamista.

Kuollut vyöhyke eliminoidaan: Läpäisevyys ja kattavuuden luotettavuus haastavissa sisätiloissa

Signaalin kestävyys teräsbetonin, rakenneteräksen ja alhaisen lämpösäteilyn lasin läpi

Modernit rakennusmateriaalit, kuten raudoitettu betoni, teräksiset kantavat kehykset ja ne tyylikkäät low-e-lasit, estävät hyvin radiotaajuisia signaaleja ja voivat aiheuttaa vaimennusta jopa 20–40 dB. Näitä signaalien estymisiä havaitaan jatkuvasti esimerkiksi hisseissä, alueilla maan alla, lääketieteellisten kuvantamistiloissa sekä erittäin tehokkaissa toimistorakennuksissa niiden tyylikkäiden ulkokuorien vuoksi. Vuotokelat ratkaisevat tämän ongelman eri tavalla kuin pelkkä lähetystehon lisääminen. Ne siirtävät säteilypisteen suoraan esteiden sisään. Nämä kelat toimivat melko nerokkaasti: niiden suoraviivaiset lähetysominaisuudet ohittelevat heijastavia pintoja ja yhdistyvät tehokkaasti läheisten alueiden kanssa. Koska signaali leviää koko kaapelin pituudelta, se säilyy vahvana ja tasaisena eri tilojen yli, vaikka kulkeekin paksujen seinien läpi. Kenttätestit ovat osoittaneet, että vuotokaapelit säilyttävät alle 3 dB vaimennuksen kulkiessaan 40 cm paksujen betoniseinien läpi, mikä on noin 15 dB parempi kuin perinteisillä kattoon asennetuilla antenneilla samankaltaisissa olosuhteissa.

Tapaus: Kaksikaistaisella vuotavalla koaksilla saavutettiin 99,2 %:n peittokattavuus 12-kerroksisessa sairaalassa

Kaksitoistakerroksinen kaupunginsairaala asensi hiljattain kaksitaajuusisen vuotokaislinjan järjestelmän korjatakseen vakavia viestintäongelmia kriittisissä alueissa, kuten MRI-huoneissa, maanalaisissa pysäköintihalleissa ja säteilyltä suojatuissa laboratorioissa. Asennus käsiteltiin sekä FirstNet- että uudet 5G NR -signaalit 2,5 GHz:n taajuuksilla yhdessä koaksiaalijärjestelmässä. Kokoonpanon jälkeen testit osoittivat, että 99,2 % rakennuksesta sai tasaisen kattavuuden. Signaalin voimakkuus oli yli -95 dBm jokaisella kerroksella ja osastolla, saavuttaen jopa ne paikat, joissa vastaanottoa ei aiemmin ollut lainkaan. Kun hätäpalvelut testasivat järjestelmää todellisissa harjoituksissa, he huomasivat radioidensa toimivan moitteettomasti, ainoastaan vähäisiä ongelmia esiintyi eri kaapeli-osuuksien välisillä siirtymillä. Ratkaisun erottuvuustekijä on sen erinomainen suorituskyky perinteisiin menetelmiin verrattuna. Rakennusarkkitehtuurin huolellinen suunnittelu ja taajuuskäyttäytymisen ymmärtäminen mahdollistavat sairaaloille luotettavan viestintätason, jota vanhat passiiviset tai aktiiviset jakeluantennijärjestelmät eivät yksinkertaisesti pysty saavuttamaan.

UKK

Kuinka vuotokomponentit toimivat?

Vuotokomponentit toimivat säteily- ja kytkentätilassa. Säteilystilassa signaalit lähetetään suoraan kaapelin rakojen kautta, kun taas kytkentätila käyttää sähkömagneettisia kenttiä signaalien siirtämiseen ilman suoria emissioita.

Mikä on etu vuotokomponenteissa monimutkaisissa rakennuksissa?

Vuotokomponentit voivat parantaa signaalin voimakkuutta ja johdonmukaisuutta erityisesti sellaisten materiaalien rakennuksissa, jotka yleensä estävät signaaleja, mikä lisää luotettavuutta noin 40 %.

Mitkä materiaalit ja ominaisuudet vuotokomponenttisuunnittelussa auttavat vähentämään signaalin häviötä?

Rakojen muoto, sisäjohtimen aaltomaisuus ja rakojen tiheys ovat ratkaisevia tekijöitä. Nämä tekijät auttavat hallitsemaan säteilykuvioita, taajuusvalintoja ja rajoittamaan signaalin häviötä.

Kuinka vuotokomponentit tukevat useita palveluja, kuten soluverkkoja ja Wi-Fiä?

Vuotokomponentit käyttävät taajuusjoustavia suunnitteluja, jotka soveltuvat laajaan taajuusalueeseen (700 MHz – 3,8 GHz), ja ne tukevat samanaikaisesti eri palveluita ilman häiriöitä.

Voivatko vuotavat kaapelit parantaa kattavuutta rakenteellisesti haastavissa alueissa?

Kyllä, sijoittamalla säteilypisteet esteiden sisään vuotavat kaapelit varmistavat vahvan signaalin jakautumisen jopa materiaalieristeiden läpi, kuten betonin ja teräksen.