Blog

Základy unikajúcich káblov: Mechanizmus vyžarovania a integrácia do pasívneho DAS

Vyžarujúci a viazaný režim prevádzky pre rovnomerné rozloženie signálu vo vnútorných priestoroch

Unikajúce káble zabezpečujú spoľahlivé pokrytie v priestoroch pomocou dvoch hlavných prevádzkových režimov: vyžarujúceho a viazaného režimu. Pri prevádzke vo vyžarujúcom režime majú tieto káble špeciálne navrhnuté otvory vyrezané do vonkajšej vrstvy, ktoré uvoľňujú rádiové signály po celej dĺžke kábla. Toto funguje veľmi dobre pri dlhých priamych úsekoch, ako sú chodby, podzemné prechody a schodiská v budovách. Druhý režim, nazývaný viazaný režim, funguje inak. Namiesto priameho vysielania signálov využíva elektromagnetické polia na interakciu s blízkymi anténami alebo kovovými povrchmi, čím umožňuje signálom dosiahnuť miesta, ktoré by inak boli ťažko prístupné, bez toho aby kábel sám o sebe skutočne vysiela. Práve kombinácia oboch prístupov vysvetľuje, prečo unikajúce káble tvoria takú dôležitú súčasť mnohých rozložených anténnych systémov inštalovaných v komplikovaných budovách. Vezmime si napríklad športové arény. Často inštalujú vyžarujúce káble po okrajoch miest pre divákov, no potom využívajú úseky v režime viazaného pole na dosiahnutie luxusných lóží a jedálňových zón, kde by štandardné anténne usporiadania ponechali veľké medzery v pokrytí. Testy vykonané za reálnych podmienok ukazujú, že kombinácia týchto technológií môže zvýšiť konzistenciu sily signálu približne o 40 percent v budovách postavených z viacerých materiálov, ktoré blokujú signál.

Fyzika riadeného úniku: geometria drážky, návrh prstencov a ladenie strát v vazbe

Ovládanie úniku RF nie je niečo, čo sa deje náhodou. Závisí to od dôslednej práce v oblasti elektromagnetickej techniky. V podstate existujú tri faktory, ktoré spolu spolupracujú a ovplyvňujú výkon týchto systémov: tvar drážok, spôsob rýhovania vnútorného vodiča a dosiahnutie správneho impedančného prispôsobenia. Skutočný tvar drážok môže byť buď eliptický, alebo obdĺžnikový, zvyčajne vzdialené približne štvrtinu až polovicu vlnovej dĺžky od seba a umiestnené v konkrétnych orientáciách, ktoré určujú veci ako vyžarovacie vzory, ktoré frekvencie sa vyberajú a ako ďaleko sa signály šíria. Keď majú vodiče vo vnútri tieto rýhy, pomáhajú zastaviť nežiaduce vyššie režimy a robia tie otravné skoky impedancie omnoho menej problematickými. To zníži straty signálu približne o 15 až 20 decibelov každých 100 metrov v porovnaní s bežnými hladkými vodičmi podľa teórií vlnovodu potvrdených štandardizačnými organizáciami ako IEEE a IEC. Miera vazbovej straty, ktorá v podstate meria, koľko signálu sa prenáša z kábla do okolitého priestoru, závisí tiež veľmi od hustoty drážok. Ak je na meter menej drážok (napr. 2 až 4), signály lepšie prenikajú cez ťažké materiály ako múry z vyztuženého betónu. Viac drážok (približne 6 až 8 na meter) zabezpečuje lepšie pokrytie väčších otvorených priestorov. Vezmime si napríklad špirálové rýhované konštrukcie – umožňujú, aby signály fungovali v širokom rozsahu od 698 MHz až po 3,8 GHz, pričom udržiavajú vyžarovaciu účinnosť nad 85 % po celom tomto spektre.

Výkon s viacerými pásmi: podpora mobilných sietí, Wi-Fi a vysielacích služieb súčasne

Frekvenčne pružné konštrukcie únikového kábla pokrývajúce rozsah od 700 MHz do 3,8 GHz

Dnešné vysokofrekvenčné káble už nie sú len o širokom pásme; sú navrhnuté pre skutočnú konvergenciu viacerých služieb, kde rôzne signály môžu existovať spoločne bez toho, aby spôsobovali problémy. Kúzlo sa deje vďaka starostlivo navrhnutým tvarom otvorov a tým pôvabným vlnitým vzorom na povrchu kábla. Tieto umožňujú prenos všetkého od signálov 700 MHz používaných sieťami FirstNet a digitálnym televíznym vysielaním až po pod-6 GHz siete 5G a dokonca až po frekvencie 3,8 GHz. To pokrýva takmer každú dôležitú pásmu, vrátane mobilných sietí, komunikácií pre verejnú bezpečnosť, Wi-Fi 6/6E na 5 GHz a aj staršie vysielacie kanály. Keď si inžinieri vyberajú medzi priamymi otvormi bežiacimi pozdĺž kábla alebo špirálovitými tvarmi omotanými okolo neho, v skutočnosti upravujú množstvo unikajúceho signálu. To pomáha udržať úroveň žiarenia v rámci približne 1,5 dB rozdielu naprieč všetkými týmito rôznymi frekvenciami. A tento malý rozsah robí veľký rozdiel v miestach preplnených bezdrôtovými signálmi, ako sú rušné železničné stanice alebo vysoké bytové komplexy, kde by bežné antény potrebovali komplikované filtre a techniky oddelenia, aby fungovali správne.

Overenie reálneho spolužitia: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 a DVB-T v budovách s mixed-use využitím

Testovanie v reálnych podmienkach potvrdzuje to, čo naznačuje teória. Oceľové konštrukcie budov používané pre obchodné a komerčné priestory mali káble s riadeným únikom signálu, ktoré zvládali viaceré signály súčasne. Medzi ne patrili LTE-A na 2,1 GHz, 5G NR na 3,5 GHz, Wi-Fi 6 pracujúca okolo 5 GHz a DVB-T signály na 700 MHz. Systém udržiaval stabilné spojenia vo všetkých týchto frekvenciách s celkovým úbytkom signálu tesne pod 1,3 %. Úspešnosť tohto riešenia je spôsobená tým, že kábel vyberá spôsob úniku signálu na základe kontrolovaných vlnových vzorov namiesto rovnomerného vysielania všetkého. To zabraňuje rušeniu medzi jednotlivými službami. Dokonca aj pri zaťažených mobilných sieťach Wi-Fi pripojenia stratili menej ako jednu desatinu percenta dátových paketov. Vysielané videá sa nepretržite prehrávali, zatiaľ čo ľudia v blízkosti vedľa seba robili hlasové hovory cez LTE. Tradičné nastavenia vyžadujú samostatné antény, káble, filtre a zosilňovače pre každý typ služby. Toto jediné riešenie však zníži potrebu vybavenia približne o 40 % a ušetrí peniaze pri inštalácii. Udržiavanie systému sa tiež zjednoduší a rozšírenie o nové funkcie neskôr nevyžaduje rozoberanie celej inštalácie.

Eliminácia mŕtvej zóny: Prienik a spoľahlivosť pokrytia v náročných vnútorných priestoroch

Odolnosť signálu cez železobetón, oceľové konštrukcie a sklá s nízkym emisným koeficientom

Moderné stavebné materiály, ako napríklad železobetón, oceľové konštrukcie a tie šikovné nízkoemisné sklá, sú veľmi dobré pri blokovaní rádiových frekvenčných signálov, niekedy spôsobia útlmy medzi 20 až 40 dB. Tieto blokovania signálu vidíme bežne v miestach ako výťahy, podzemné priestory, miestnosti pre lekársku diagnostiku obrazom a tie mimoriadne efektívne kancelárske budovy so svojimi hladkými fasádami. Unikajúce káble tento problém riešia inak, než len zvyšovaním výkonu. Namiesto toho presunú vyžarujúci bod priamo do oblasti, kde sa nachádzajú prekážky. Funkcia týchto káblov je vlastne dosť chytrá – ich vyžarovanie v priamom smere dokáže obísť odrazné povrchy a spoľahlivo sa prepojiť s okolitými priestormi. Keďže sa signál šíri pozdĺž celej dĺžky kábla, zostáva silný a konzistentný v rôznych priestoroch, aj keď prechádza hrubými stenami. Poľné testy ukázali, že unikajúce koaxiálne káble udržiavajú straty pod 3 dB pri prechode cez betónové steny hrubé 40 cm, čo je o približne 15 dB lepšie v porovnaní s bežnými anténami montovanými na strope za podobných podmienok.

Prípadová štúdia: Dosiahnutie 99,2 % rovnomernosti pokrytia v 12-podlažnej nemocnici pomocou dvojpásmovej predoživej koaxiálnej kabeláže

Mestská nemocnica s 12 poschodiami nedávno inštalovala systémy únikového kábla s dvojitým pásmom, aby vyriešila vážne problémy s komunikáciou v kritických oblastiach, ako sú miestnosti s MRI, podzemné parkoviská a laboratóriá chránené pred žiarením. Inštalácia zabezpečila prenos signálov FirstNet na frekvencii 700 MHz aj novších signálov 5G NR na frekvencii 2,5 GHz cez jediné koaxiálne zariadenie. Po dokončení montáže testy ukázali, že 99,2 % budovy má stabilné pokrytie. Úrovne signálu dosahovali viac ako -95 dBm vo všetkých poschodiach a oddeleniach, vrátane miest, kde predtým vôbec nebolo prijímanie. Keď skúšali systém záchranári počas reálnych cvičných akcií, zistili, že ich rádiá fungujú bezchybne, s menšími problémami len pri prechode medzi rôznymi úsekmi káblov. To, čo tento systém odlišuje, je jeho vynikajúci výkon v porovnaní s tradičnými metódami. Správne plánovanie s ohľadom na architektúru budovy a porozumenie správaniu sa frekvencií umožňuje nemocniciam dosiahnuť štandard spoľahlivej komunikácie, ktorý staršie pasívne alebo aktívne distribuované anténne systémy jednoducho nedokážu napodobniť.

Často kladené otázky

Ako fungujú vyžarujúce káble?

Vyžarujúce káble pracujú v režime vyžarovania a viazania. Režim vyžarovania vysiela signály priamo cez otvory v kábli, zatiaľ čo režim viazania využíva elektromagnetické polia na prenos signálov bez priameho vyžarovania.

Aká je výhoda vyžarujúcich káblov v komplikovaných budovách?

Vyžarujúce káble môžu zvýšiť silu a konzistenciu signálu, najmä v budovách postavených z materiálov, ktoré zvyčajne blokujú signál, čím zlepšujú spoľahlivosť približne o 40 %.

Aké materiály a vlastnosti konštrukcie vyžarujúcich káblov pomáhajú znížiť straty signálu?

Tvar otvorov, kĺbový návrh vnútorného vodiča a hustota otvorov sú rozhodujúce. Tieto faktory pomáhajú riadiť vzory vyžarovania, výber frekvencie a obmedzujú straty signálu.

Ako vyžarujúce káble podporujú viaceré služby, ako sú mobilné siete a Wi-Fi?

Vyžarujúce káble využívajú frekvenčne prispôsobivé konštrukcie, ktoré umožňujú využitie širokého spektra frekvencií (700 MHz až 3,8 GHz), čím súčasne podporujú rôznorodé služby bez interferencie.

Môžu únikové káble pomôcť zlepšiť pokrytie v oblastiach so štrukturálnymi výzvami?

Áno, umiestnením vyžarujúcich bodov vo vnútri prekážok zabezpečujú únikové káble silné šírenie signálu aj cez materiálové bariéry ako betón a oceľ.