בלוג

יסודות כבל דלוף: מנגנון הקרינה והשלבתו ב-DAS פסיבי

פעולת מצב קרינה לעומת מצב צימוד להפצה אחידה של סיגנל פנימית

כבלים דלפים מספקים כיסוי פנימי מהימן באמצעות שני אופני פעולה עיקריים: מצב קרינה ומצב צימוד. בעת פעילות במצב קרינה, לכבלים אלו קיצוצים מיוחדים בתווך החיצוני שמשחררים אותות תדר רדיו לאורך כל אורך הכבל. זה עובד מצוין במרחבים ארוכים וישרים כמו מרחבי צד, מעברים תת-קרקעיים ומדרגות בניינים. המצב השני, הנקרא מצב צימוד, פועל בצורה שונה. במקום לפלוט אותות ישירות, הוא משתמש בשדות אלקטרומגנטיים כדי לתקשר עם אנטנות סמוכות או משטחים מתכתיים, ומאפשר לאיתות להגיע למקומות שקשה להגיעה אליהם בדרך אחרת, מבלי לשדר את האותות מהכבל עצמו. שילוב של שתי הגישות הללו מסביר מדוע כבלים דלפים מהווים חלק חשוב מאוד במערכות רבות של אנטנות מבוזרות המותקנות בבניינים מורכבים. קחו לדוגמה אצטדיוני ספורט. לעתים קרובות מתקינים כבלים שקרנים לאורך שולי אזורי הישיבה של הקהל, אך לאחר מכן מתפצלים לקטעי צימוד כדי להגיע לתאים יוקרתיים ולאשכולות אוכל שבהם התקנת אנטנות רגילה תשאיר רווחים גדולים בשידור. מבחנים שבוצעו בתנאי עולם אמיתי מראים ששילוב של הטכנולוגיות הללו יכול להגביר את עקיבות עוצמת האות בכ-40 אחוז בבניינים שעשויים ממספר חומרים שמונעים את האותות.

פיזיקת דליפה מבוקרת: גאומטריה של חריץ, עיצוב קימוטים וכוונון אובדן צימוד

בקרת דליפת RF אינה משהו שקורה במקרה. זה מגיע מהנדסת אלקטרומגנטי מדויקת. יש שלושה גורמים שפועלים יחד כדי להשפיע על הביצועים של מערכות אלו: צורת החריצים, הדרך שבה המוליך הפנימי מחוסם, והשגת התאמה נכונה של עכבות. הצורות האמיתיות של החריצים יכולות להיות אליפטיות או מלבניות, מרוחקות בדרך כלל לרבע עד חצי אורך גל, וממוקמות בכיוונים ספציפיים שמכתיבים דברים כמו דפוסי קרינה, תדרים שנבחרים, וכמה הרווחים מתפשטים. כשיש חסימות במוליכים הפנימיים, הן עוזרות לעצור מצבים לא רצויים מסדר גבוה ולגרום לקפיצות עכבה מעצבנות להפוך פחות בעייתיות. זה מקטין את אובדן האות ב-15 עד 20 דציבלים כל 100 מטרים בהשוואה לגרסה עם מוליכים חלקים רגילים, בהתאם לתיאוריות של גלי נחיר שמאושרות על ידי ארגוני תקנים כמו IEEE ו-IEC. כמות אובדן הקיבוע, שמודדת בעיקר כמה אות עובר מהכבל לאזורים הסמוכים, תלויה גם בצפיפות החריצים. אם יש פחות חריצים למטר (למשל 2 עד 4), האותות חודרים טוב יותר דרך חומרים קשיחים כמו קירות בטון משופע. יותר חריצים (בערך 6 עד 8 למטר) מספקים כיסוי טוב יותר במרחבים פתוחים גדולים. קחו לדוגמה עיצובי חסימה ספירליים – הם מאפשרים לאיתות לפעול בטווח רחב מ-698 MHz ועד 3.8 GHz תוך שמירה על יעילות קרינה של מעל 85% בכל הספקטרום.

ביצועים מרובי פס: תומך בשירותי סלולרי, Wi-Fi ושידור בו-זמנית

עיצובי כבל ניגר עם ריבוי תדרים, המכסים טווח של 700 מגה-הרץ עד 3.8 ג'יגה-הרץ

הכבלים החשובים של היום אינן רק עניין של רוחב פס רחב יותר; הם בנויים לדיוק של התכנסות רב-שירותית אמיתית, בה ניתן לאכלס יחדיו אותות שונים מבלי לגרום לבעיות. הקסם מתרחש הודות לצורות חריצים שתוכננו בקפידה ולדפוסי הקימור המורכבים על פני השטח של הכבל. אלה מאפשרים הכל, החל מסיגנלים של 700 מ"הר הנמצאים בשימוש על ידי FirstNet ושידורי טלוויזיה דיגיטלית, דרך רשתות 5G תחת 6 ג'יגה-הרץ ואפילו עד תדרים של 3.8 ג'יגה-הרץ. זה כולל כמעט כל פס חשוב הקיים, לרבות רשתות טלפון סלולרי, תקשורת לביטחון הציבור, Wi-Fi 6/6E בתדר 5 ג'יגה-הרץ, וגם ערוצי שידור מהסוג הישן. כשמהנדסים בוחרים בין חריצים ישרים לאורך הכבל לבין חריצים בצורת ספירלה העוטפים אותו, הם למעשה מווסתים את כמות האות שמשתחרר מהכבל. זה עוזר לשמור על רמות קרינה בתוך טווח של כ-1.5 דציבל (dB) בהבדל בין כל התדרים השונים. והחלון הקטן הזה מהווה הבדל משמעותי מאוד במקום שבו יש צפיפות של אותות אלחוטיים, כמו תחנות רכבת עמוסות או מבני דירות גבוהים, שבהן אנטנות רגילות יצטרכו להשתמש בטכניקות סינון ו הפרדה מורכבות כדי לפעול כראוי.

אימות התאמתיות בעולם האמיתי: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6, ו-DVB-T בבניינים לשימוש מעורב

בדיקות בסביבות אמיתיות תומכות במה שהתיאוריה מנבאת. מבני מסגרת פלדה המשמשים למטרות קמעונאיות ומסחריות חוו כבלים דלופים המטפלים בכמה אותות בו-זמנית. כולל LTE-A על 2.1 ג'יגה-הרץ, 5G NR בתדר 3.5 ג'יגה-הרץ, Wi-Fi 6 בתדר של כ-5 ג'יגה-הרץ, וכמו גם אותות DVB-T בתדר 700 מגה-הרץ. המערכת שמרה על חיבורים יציבים בכל התדרים הללו עם ירידת אות של פחות מ-1.3% סך הכול. הסיבה לכך שהמערכת עובדת כל כך טוב נובעת מהאופן שבו הכבל מדליף אותות בצורה מבוקרת בהתאם לדפוסי גלים מאושרים, במקום לשדר את כל האותות באופן אחיד. זה מונע מהשירותים השונים להפריע אחד לשני. גם כאשר רשתות סלולריות היו עמוסות, חיבורי Wi-Fi איבדו פחות מעשירית האחוז של חבילות הנתונים. סרטוני שידור המשיכו להתנגן בצורה חלקה בזמן שאנשים ביצעו קריאות קוליות דרך LTE בסמוך. תצורות מסורתיות דורשות אנטנות, כבלים, מסננים ומעגבים נפרדים לכל סוג שירות. אך פתרון יחיד זה מקטין את צרכי הציוד בכ-40% וחוסך כסף במהלך ההתקנה. גם התפעול והתחזוקה הופכים לקליים יותר, והוספת יכולות חדשות בעתיד איננה מחייבת פירוק מחדש של כל המערכות.

הסרת אזור מת: חדירה ואמינות כיסוי בסביבות פנימיות קשות

עמידות האות במעבר דרך בטון משוחל, פלדה מבנית, וזכוכית נמוכה הפולטת

חומרים בנייה מודרניים כמו בטון משופע, שלדות פלדה מבנית וזכוכיות 저-השראות מצליחים לעצור אותות תדר רדיו בצורה טובה למדי, ולעיתים יוצרים הפסדים בין 20 ל-40 ד"ב. אנו רואים חסימות כאלה כל הזמן במתקנים כגון מעלים, אזורי מנהרות, חדרי הדמיה רפואית ובבנייני משרדים יעילים במיוחד עם חזיתות חלקות. כבלים דליפה פועלים בצורה שונה בפתרון הבעיה, ולא פשוט ע"י הגברת רמת ההספק. במקום זאת, הם מעבירים את נקודת הקרינה ישירות לתוך האזורים שבהם נמצאים המכשולים. אופן פעולתם של כבלים אלה הוא די חכם למעשה, הקרינה שלהם בצורת קו ישר מצליחה לעקוף שטחים מחזירים ולהתחבר היטב לאזורים סמוכים. מאחר שהאות מתפשט לאורך כל אורך הכבל, הוא נשאר חזק ועקבי בחללים שונים גם כאשר הוא עובר דרך קירות עבים. מבחני שדה הראו שכבלים קואקסיאליים דליפים שומרים על פחות מ-3 ד"ב הפסד בעת מעבר דרך קירות בטון עבים בגובה 40 ס"מ, מה שמפחית ב-15 ד"ב את הפסדי התקשורת בהשוואה לאנטנות רגילות המותקנות בתקרות, בתנאים דומים.

מקרה לדוגמה: השגת אחידות כיסוי של 99.2% לאורך 12 קומות של בית חולים עם קו דליפה דו-פסדי

בבית חולים עירוני בן 12 קומות הותקן לאחרונה מערכת כבלים דליפה דו-רציפתית כדי לפתור בעיות תקשורת חמורות באזורים חיוניים כמו חדרי MRI, מגרשי חנייה תת-קרקעיים ומעבדות מוגנות מפני קרינה. המערכת פעלה הן עם FirstNet בתדר 700 MHz והן עם אותות 5G NR חדשים בתדר 2.5 GHz, באמצעות מערכת קואקסיאלית אחת. לאחר ההתקנה, הבדיקות הראו שתפוצת האות הגיעה ל-99.2% מהמבנה. עוצמת האות נמדדה מעל -95 dBm בכל הקומות ובכל המחלקות, גם במקומות שבהם בעבר לא הייתה כלל קליטה. כאשר צוותי חירום בדקו את המערכת במהלך תרגילי מציאות, התברר שהרדיו שלהם פעל בצורה מושלמת, עם בעיות מינוריות בלבד בעת מעבר בין מקטעי כבל שונים. מה שמייחד את הפתרון הזה הוא הביצועים הגבוהים שלו בהשוואה לשיטות מסורתיות. תכנון מדויק שמבוסס על מבנה הבניין והבנה של התנהגות התדרים מאפשרים לבתי חולים להשיג סטנדרטים של תקשורת אמינה שמערכות אנטנות מבוזרות ישנות – פעילות או פסיביות – פשוט אינן יכולות לעמוד בהן.

שאלות נפוצות

איך פועלת כבל נטיה?

כבלים נטיה פועלים בשני מצבים: שידור וצימוד. במצב שידור, האותות מופלטים ישירות דרך חריצים בכבל, בעוד במצב צימוד используют שדות אלקטרומגנטיים להעברת אותות ללא פליטה ישירה.

מה היתרונות של כבלים נטיה בבניינים מורכבים?

כבלים נטיה יכולים לשפר את עוצמת האות והעקביות שלו, במיוחד בבניינים שעשויים מחומרים שמונעים בדרך כלל את חדירת האות, ומשפרים את האמינות בבערך 40%.

אילו חומרים ומאפיינים בעיצוב כבל נטיה עוזרים לצמצם איבוד אות?

צורת החריצים, עיצוב הקימוט של המוליך הפנימי, וכثافة החריצים הם גורמים חשובים. גורמים אלו עוזרים לנהל דפוסי קרינה, בחירת תדרים, ולהגביל את איבוד האות.

איך כבלים נטיה תומכים בשירותים מרובים כמו סלולרי ו-Wi-Fi?

כבלים נטיה משתמשים בעיצובים רגישים לתדר המאפשרים טווח רחב של תדרים (מ-700 MHz עד 3.8 GHz), ותומכים בשירותים שונים בו זמנית ללא הפרעות.

האם כבלים דליפה יכולים לעזור לשפר את התשתית באזורים עם קשיים מבניים?

כן, על ידי מיקום נקודות קרינה בתוך מכשולים, כבלים דליפה מבטיחים הפצה חזקה של אות גם דרך מחסומים חומריים כמו בטון ופלדה.