Блог

Основы протекающих кабелей: механизм излучения и интеграция в пассивные DAS

Работа в режиме излучения и режиме связи для равномерного распределения сигнала внутри помещений

Протекающие кабели обеспечивают надежное покрытие внутри помещений с использованием двух основных методов работы: излучающего и связанного режимов. При работе в излучающем режиме в наружном слое этих кабелей выполнены специально спроектированные прорези, которые излучают радиочастотные сигналы по всей длине кабеля. Это хорошо подходит для длинных прямых участков, таких как коридоры, подземные переходы и лестничные клетки зданий. Другой режим, называемый связанным режимом, работает иначе. Вместо прямого излучения сигналов он использует электромагнитные поля для взаимодействия с близлежащими антеннами или металлическими поверхностями, позволяя сигналам достигать мест, к которым иначе трудно получить доступ, не осуществляя фактическую передачу сигнала от самого кабеля. Сочетание обоих подходов объясняет, почему протекающие кабели играют такую важную роль во многих распределённых антенных системах, устанавливаемых в сложных зданиях. Возьмём, к примеру, спортивные арены. Там часто устанавливают излучающие кабели по краям мест для зрителей, а затем разветвляются секциями в связанном режиме, чтобы достичь люксовых боксов и зон питания, где стандартные антенные системы оставили бы значительные пробелы в покрытии. Испытания в реальных условиях показывают, что комбинирование этих технологий может повысить стабильность уровня сигнала примерно на 40 процентов в зданиях, построенных из различных материалов, блокирующих сигнал.

Физика контролируемой утечки: геометрия паза, конструкция гофрирования и настройка потерь связи

Контроль утечки ВЧ-сигнала — это не случайный процесс. Он основан на тщательной электромагнитной инженерии. Существует три основных фактора, которые в совокупности определяют эффективность таких систем: форма прорезей, способ гофрирования внутреннего проводника и правильная согласованность импеданса. Форма прорезей может быть эллиптической или прямоугольной, обычно они размещаются на расстоянии от четверти до половины длины волны друг от друга и ориентированы определённым образом, что влияет на такие параметры, как диаграмма излучения, выбранные частоты и дальность распространения сигналов. Гофрирование внутренних проводников помогает подавлять нежелательные высшие типы волн и значительно снижает проблему резких перепадов импеданса. Это позволяет снизить потери сигнала примерно на 15–20 децибел на каждые 100 метров по сравнению с обычными гладкими проводниками, согласно теории волноводов, подтверждённой такими организациями по стандартизации, как IEEE и IEC. Уровень потерь за счёт связи, который по сути измеряет количество сигнала, передаваемого из кабеля в окружающую среду, также сильно зависит от плотности прорезей. При меньшем количестве прорезей на метр (например, 2–4) сигналы лучше проникают через плотные материалы, такие как стены из армированного бетона. Большее количество прорезей (примерно 6–8 на метр) обеспечивает лучшее покрытие в больших открытых пространствах. Например, спиральные гофрированные конструкции позволяют сигналам работать в широком диапазоне — от 698 МГц до 3,8 ГГц, сохраняя при этом эффективность излучения выше 85 % на всём этом диапазоне.

Многочастотная производительность: поддержка сотовой связи, Wi-Fi и вещательных услуг одновременно

Гибкие по частоте конструкции утечных кабелей, охватывающие диапазон от 700 МГц до 3,8 ГГц

Сегодняшние кабели с утечкой сигнала — это уже не просто широкополосные решения; они созданы для реальной конвергенции множества сервисов, при которой разные сигналы могут сосуществовать, не мешая друг другу. Этот эффект достигается благодаря тщательно продуманной форме прорезей и изысканным гофрированным узорам на поверхности кабеля. Благодаря этому кабель способен работать со всем: от сигналов на частоте 700 МГц, используемых FirstNet и цифровым телевещанием, до сетей 5G в диапазоне ниже 6 ГГц и даже частот до 3,8 ГГц. Это охватывает практически все важные диапазоны, включая сотовые сети, системы связи экстренных служб, Wi-Fi 6/6E на 5 ГГц, а также традиционные эфирные телеканалы. Когда инженеры выбирают между прямолинейными прорезями, идущими вдоль всего кабеля, и спиральными, обвивающими его, они фактически регулируют уровень утечки сигнала. Это позволяет поддерживать уровень излучения с разницей всего около 1,5 дБ на всех этих различных частотах. Такой небольшой диапазон имеет большое значение в местах с высокой плотностью беспроводных сигналов, таких как оживлённые железнодорожные станции или многоэтажные жилые комплексы, где обычным антеннам потребовались бы сложные фильтры и методы разделения для корректной работы.

Практическая проверка совместимости: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 и DVB-T в зданиях смешанного использования

Испытания в реальных условиях подтверждают теоретические предположения. В зданиях с металлическим каркасом, используемых для розничной торговли и коммерческих помещений, кабели с утечкой сигнала успешно передавали несколько сигналов одновременно. Среди них были LTE-A на частоте 2,1 ГГц, 5G NR на 3,5 ГГц, Wi-Fi 6 в диапазоне около 5 ГГц, а также сигналы DVB-T на частоте 700 МГц. Система обеспечивала стабильное соединение на всех этих частотах с общим падением сигнала менее чем на 1,3 %. Высокая эффективность достигается за счёт того, что кабель излучает сигналы избирательно, на основе управляемых волновых паттернов, а не равномерно транслирует всё подряд. Это предотвращает взаимные помехи между различными сервисами. Даже при высокой нагрузке на сотовые сети потери пакетов данных в сетях Wi-Fi составляли менее одной десятой процента. Трансляция видео продолжалась без задержек, пока поблизости велись голосовые вызовы по LTE. Традиционные решения требуют отдельных антенн, кабелей, фильтров и усилителей сигнала для каждого типа сервиса. В то время как единое решение сокращает потребность в оборудовании примерно на 40 % и позволяет экономить средства при установке. Упрощается и техническое обслуживание, а добавление новых функций в будущем не требует полной перестройки системы.

Устранение мертвой зоны: надежность проникновения и покрытия в сложных внутренних средах

Устойчивость сигнала через железобетон, стальные конструкции и стекло с низким коэффициентом излучения

Современные строительные материалы, такие как железобетон, стальные каркасные конструкции и современные стёкла с низким коэффициентом излучения (low-e), довольно эффективно блокируют радиочастотные сигналы, иногда вызывая потери в диапазоне от 20 до 40 дБ. Мы постоянно сталкиваемся с такими помехами в лифтах, подземных помещениях, комнатах для медицинской визуализации и в высокотехнологичных офисных зданиях со стильными фасадами. Проблему решают не просто увеличением мощности сигнала, а с помощью протечных кабелей, которые переносят точку излучения непосредственно внутрь зон с препятствиями. Принцип их работы довольно изящен: излучение вдоль прямой линии позволяет огибать отражающие поверхности и обеспечивает надёжное соединение с прилегающими зонами. Поскольку сигнал распространяется по всей длине кабеля, он остаётся сильным и стабильным в различных помещениях, даже при прохождении через толстые стены. Полевые испытания показали, что протечные коаксиальные кабели демонстрируют потери менее 3 дБ при прохождении через бетонные стены толщиной 40 см, что на 15 дБ лучше, чем у обычных потолочных антенн в аналогичных условиях.

Кейс: Достижение равномерности покрытия 99,2% в 12-этажной больнице с помощью двухдиапазонного излучающего коаксиального кабеля

Городская больница с 12 этажами недавно установила двухдиапазонные системы с утечкой кабеля для устранения серьезных проблем связи в критически важных зонах, таких как комнаты МРТ, подземные парковки и лаборатории с радиационной защитой. Установка обеспечивала передачу сигнала FirstNet на частоте 700 МГц и более новых сигналов 5G NR на частоте 2,5 ГГц через одну коаксиальную систему. После завершения монтажа тесты показали, что стабильное покрытие присутствует в 99,2% здания. Показатели уровня сигнала составили выше -95 дБм на каждом этаже и в каждом отделении, включая участки, где ранее вообще отсутствовала связь. Во время реальных учений аварийные службы проверили систему и обнаружили, что их радиостанции работают безупречно, с незначительными проблемами лишь при переходе между различными секциями кабеля. Особенность этого решения заключается в его превосходной производительности по сравнению с традиционными методами. Правильное планирование с учетом архитектуры здания и понимание поведения частот позволяют больницам достигать стандартов надежной связи, которых не могут достичь старые пассивные или активные распределённые антенные системы.

Часто задаваемые вопросы

Как работают излучающие кабели?

Излучающие кабели работают в режиме излучения и в режиме связи. В режиме излучения сигналы напрямую испускаются через прорези в кабеле, тогда как в режиме связи используются электромагнитные поля для передачи сигналов без прямого излучения.

Каково преимущество излучающих кабелей в сложных зданиях?

Излучающие кабели могут усиливать мощность и стабильность сигнала, особенно в зданиях из материалов, которые обычно блокируют сигналы, повышая надёжность примерно на 40%.

Какие материалы и особенности конструкции излучающих кабелей помогают снизить потери сигнала?

Форма прорезей, рифлёная конструкция внутреннего проводника и плотность прорезей имеют решающее значение. Эти факторы помогают управлять диаграммами излучения, выбором частоты и ограничивают потери сигнала.

Как излучающие кабели поддерживают несколько служб, таких как сотовая связь и Wi-Fi?

Излучающие кабели используют гибкие по частоте конструкции, которые охватывают широкий диапазон частот (от 700 МГц до 3,8 ГГц), обеспечивая одновременную поддержку различных служб без взаимных помех.

Могут ли утечные кабели помочь улучшить покрытие в зонах с конструкционными сложностями?

Да, размещая точки излучения внутри препятствий, утечные кабели обеспечивают надежное распространение сигнала даже через барьеры из таких материалов, как бетон и сталь.