Блог

Основи протікаючих кабелів: механізм випромінювання та інтеграція в пасивну DAS

Режим випромінювання та режим зв’язування для рівномірного розподілу сигналу всередині приміщень

Протікаючі кабелі забезпечують надійне покриття в приміщеннях, використовуючи два основні методи роботи: випромінюючий та зв'язаний режими. У випромінюючому режимі ці кабелі мають спеціально спроектовані прорізи у зовнішньому шарі, які випромінюють радіочастотні сигнали по всій довжині кабеля. Це чудово працює для довгих прямих ділянок, таких як коридори, підземні переходи та сходові клітки будівель. Інший режим, так званий зв'язаний режим, функціонує інакше. Замість того, щоб безпосередньо випромінювати сигнали, він використовує електромагнітні поля для взаємодії з близько розташованими антенами або металевими поверхнями, дозволяючи сигналам досягати місць, які інакше важко охопити, не транслюючи при цьому сигнал прямо з самого кабеля. Саме поєднання обох підходів пояснює, чому протікаючі кабелі є такою важливою частиною багатьох розподілених антенних систем, встановлених у складних будівлях. Візьмемо, наприклад, спортивні арени. Там часто встановлюють випромінюючі кабелі по периметру зон для глядачів, а потім розгалужуються ділянками у зв'язаному режимі, щоб охопити VIP-ложі та закусочні, де стандартні анtenні конфігурації залишили б великі прогалини в покритті. Випробування, проведені в реальних умовах, показали, що поєднання цих технологій може підвищити стабільність рівня сигналу приблизно на 40 відсотків у будівлях, побудованих із матеріалів, які блокують сигнали.

Фізика керованого витоку: геометрія паза, конструкція гофрування та налаштування втрат зв'язку

Контроль витоку ВЧ не є чимось, що відбувається випадково. Це результат ретельної роботи з електромагнітного проектування. Існує три основні фактори, які спільно впливають на ефективність цих систем: форма прорізів, структура гофрування внутрішнього провідника та правильне узгодження імпедансу. Форма прорізів може бути еліптичною або прямокутною, вони розташовані зазвичай на відстані приблизно чверть до половини довжини хвилі одна від одної і орієнтовані певним чином, що визначає такі параметри, як діаграма випромінювання, обрані частоти та дальність поширення сигналів. Гофрована структура внутрішнього провідника допомагає запобігти небажаним вищим типам хвиль і значно зменшує проблеми, пов’язані з різкими стрибками імпедансу. Це зменшує втрати сигналу на 15–20 децибелів кожні 100 метрів порівняно зі звичайними гладкими провідниками, згідно з теоріями хвилеводів, підтвердженими стандартами організацій, таких як IEEE та IEC. Рівень втрат через зв’язок, який суттєво вимірює, скільки сигналу передається з кабелю в навколишнє середовище, значною мірою залежить також від густини прорізів. Якщо кількість прорізів на метр менша (наприклад, 2–4), сигнали краще проникають крізь важкі матеріали, такі як залізобетонні стіни. Більше прорізів (приблизно 6–8 на метр) забезпечує краще покриття великих відкритих просторів. Наприклад, гвинтові гофровані конструкції дозволяють сигналам працювати в широкому діапазоні — від 698 МГц аж до 3,8 ГГц — і при цьому підтримують ефективність випромінювання на рівні понад 85% у всьому цьому діапазоні.

Багатодіапазонна продуктивність: підтримка мобільного зв'язку, Wi-Fi та мовлення одночасно

Частотно-гнучкі конструкції витікаючих кабелів, що охоплюють діапазон від 700 МГц до 3,8 ГГц

Сучасні кабелі з витоком сигналу — це не просто широкосмугові рішення; вони створені для справжньої конвергенції багатьох послуг, де різні сигнали можуть існувати разом, не завдаючи шкоди один одному. Магія відбувається завдяки продуманим формам прорізів та спеціальним гофрованим структурам на поверхні кабелю. Це дозволяє передавати сигнали від 700 МГц, що використовуються FirstNet і цифровим ТБ-мовленням, до під-6 ГГц мереж 5G і навіть до частот 3,8 ГГц. Таким чином охоплюються практично всі важливі діапазони, у тому числі мережі мобільного зв’язку, системи зв’язку для служб порятунку, Wi-Fi 6/6E на 5 ГГц, а також традиційні ефірні канали. Коли інженери обирають між прямими прорізами, що проходять уздовж кабелю, і спіральними, що обертаються навколо нього, вони фактично регулюють рівень витоку сигналу. Це допомагає підтримувати рівень випромінювання в межах приблизно 1,5 дБ на всіх цих різних частотах. Такий вузький діапазон має велике значення в місцях, насичених бездротовими сигналами, таких як великі залізничні вокзали чи висотні житлові комплекси, де звичайні антени потребували б складних фільтрів і методів розділення для коректної роботи.

Перевірка сумісного існування в реальних умовах: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 та DVB-T у будівлях змішаного призначення

Тестування в реальних умовах підтверджує те, що пропонує теорія. У будівлях зі сталевим каркасом, призначених для роздрібної торгівлі та комерційних приміщень, кабелі з витоком сигналу успішно передавали кілька сигналів одночасно. Серед них були LTE-A на частоті 2,1 ГГц, 5G NR на 3,5 ГГц, Wi-Fi 6 у діапазоні близько 5 ГГц, а також сигнали DVB-T на частоті 700 МГц. Система забезпечувала стабільне з'єднання на всіх цих частотах із загальним падінням сигналу трохи менше ніж на 1,3%. Такої ефективності вдається досягти завдяки тому, що кабель випромінює сигнали вибірково, використовуючи контрольовані хвильові шаблони, замість того, щоб однаково поширювати все. Це запобігає взаємним перешкодам між різними сервісами. Навіть коли мережі стільникового зв’язку були перевантажені, втрата пакетів даних у з’єднаннях Wi-Fi становила менше ніж одна десята відсотка. Відеотрансляції продовжували відтворюватися плавно, тоді як поруч люди проводили голосові дзвінки через LTE. Традиційні системи потребують окремих антен, кабелів, фільтрів та підсилювачів потужності для кожного типу сервісу. Однак це єдине рішення скорочує необхідність обладнання приблизно на 40% і дає економію під час встановлення. Обслуговування стає простішим, а додавання нових функцій у майбутньому не вимагає повного демонтажу системи.

Усунення мертвої зони: проникнення та надійність покриття в складних внутрішніх середовищах

Стійкість сигналу крізь залізобетон, металеві конструкції та скло з низьким емісійним покриттям

Сучасні будівельні матеріали, такі як залізобетон, стальні каркаси та модні скла з низьким відбиттям, досить добре блокують радіочастотні сигнали, іноді створюючи втрати в межах від 20 до 40 дБ. Ми постійно стикаємося з такими перешкодами для сигналу в таких місцях, як ліфти, підземні приміщення, кімнати медичної візуалізації та надефективні офісні будівлі з їхніми елегантними фасадами. Кабелі з витоком вирішують цю проблему не просто збільшенням потужності сигналу, а шляхом переміщення точки випромінювання безпосередньо всередину зони перешкод. Принцип роботи цих кабелів досить витончений: випромінювання у вигляді прямої лінії обходить відбивні поверхні та добре з’єднується з прилеглими зонами. Оскільки сигнал поширюється по всій довжині кабеля, він залишається сильним і стабільним у різних просторах, навіть проходячи крізь товсті стіни. Польові випробування показали, що коаксіальні кабелі з витоком мають менше 3 дБ втрат при проходженні через бетонні стіни товщиною 40 см, що на 15 дБ краще, ніж у звичайних стельових антен за аналогічних умов.

Дослідження випадку: досягнення рівномірності покриття 99,2% у лікарні з 12 поверхами за допомогою двосмугового витікаючого коаксіального кабелю

Університетська лікарня з 12 поверхами нещодавно встановила систему двосмугових протікаючих кабелів, щоб усунути серйозні проблеми зв'язку в критичних зонах, таких як кімнати МРТ, підземні паркінги та лабораторії з радіаційним захистом. Встановлення дозволило передавати як сигнали FirstNet на частоті 700 МГц, так і новіші сигнали 5G NR на частоті 2,5 ГГц через одну коаксіальну систему. Після завершення монтажу перевірки показали, що стабільне покриття забезпечено в 99,2% будівлі. Рівень сигналу був вищим за -95 дБм на кожному поверсі та в усіх відділеннях, навіть у місцях, де раніше взагалі не було прийому. Коли аварійні служби тестували систему під час реальних навчань, їх радіостанції працювали бездоганно, із незначними проблемами лише під час переходу між різними секціями кабелю. Особливістю цього рішення є його ефективність порівняно з традиційними методами. Правильне планування з урахуванням архітектури будівлі та розуміння поведінки частот дозволяє лікарням досягти надійних стандартів зв'язку, яких просто не можуть забезпечити старіші пасивні чи активні розподілені антенні системи.

ЧаП

Як працюють витокові кабелі?

Витокові кабелі працюють у випромінюючому та зв'язаному режимах. У випромінюючому режимі сигнали безпосередньо випромінюються через щілини в кабелі, тоді як у зв'язаному режимі для передачі сигналів використовуються електромагнітні поля без безпосередніх випромінювань.

Яка перевага витокових кабелів у складних будівлях?

Витокові кабелі можуть підвищувати потужність і стабільність сигналу, особливо в будівлях, збудованих із матеріалів, які зазвичай блокують сигнали, збільшуючи надійність приблизно на 40%.

Які матеріали та особливості конструкції витокових кабелів допомагають зменшити втрати сигналу?

Форма щілин, конструкція гофрування внутрішнього провідника та щільність щілин мають вирішальне значення. Ці фактори допомагають керувати діаграмами випромінювання, вибором частоти та обмежувати втрати сигналу.

Як витокові кабелі підтримують кілька послуг, таких як мобільний зв’язок і Wi-Fi?

Витокові кабелі використовують частотно-агільні конструкції, які підтримують широкий діапазон частот (від 700 МГц до 3,8 ГГц), забезпечуючи одночасну роботу різноманітних послуг без перешкод.

Чи можуть витокові кабелі допомогти покращити покриття в зонах із структурними складнощями?

Так, розміщуючи точки випромінювання всередині перешкод, витокові кабелі забезпечують потужний розподіл сигналу навіть крізь матеріальні бар'єри, такі як бетон і сталь.