Blog

Nguyên Lý Cơ Bản Về Cáp Rò Rỉ: Cơ Chế Bức Xạ và Tích Hợp Với Hệ Thống DAS Thụ Động

Hoạt động ở chế độ bức xạ và chế độ ghép nối để phân phối tín hiệu trong nhà đồng đều

Các cáp rò rỉ cung cấp độ phủ sóng trong nhà đáng tin cậy thông qua hai phương thức hoạt động chính: chế độ bức xạ và chế độ ghép nối. Khi hoạt động ở chế độ bức xạ, những cáp này có các khe được thiết kế đặc biệt cắt vào lớp vỏ ngoài, cho phép phát ra tín hiệu tần số vô tuyến dọc theo toàn bộ chiều dài cáp. Phương thức này hoạt động rất tốt trong các đoạn chạy dài và thẳng như hành lang, lối đi ngầm và cầu thang trong tòa nhà. Chế độ thứ hai, gọi là chế độ ghép nối, hoạt động theo cách khác. Thay vì phát tín hiệu trực tiếp, nó sử dụng các trường điện từ để tương tác với các ăng-ten gần đó hoặc các bề mặt kim loại, cho phép tín hiệu tiếp cận những nơi khó tiếp cận mà không cần phát sóng trực tiếp từ chính cáp. Sự kết hợp của cả hai phương pháp này giải thích tại sao cáp rò rỉ lại đóng vai trò quan trọng đến vậy trong nhiều hệ thống ăng-ten phân bố được lắp đặt trong các tòa nhà phức tạp. Lấy ví dụ các sân vận động thể thao. Họ thường lắp đặt các cáp bức xạ dọc theo các khu vực chỗ ngồi của khán giả, sau đó phân nhánh bằng các đoạn chế độ ghép nối để tiếp cận các phòng hạng sang và khu ẩm thực, nơi mà các thiết lập ăng-ten tiêu chuẩn sẽ để lại những khoảng trống lớn về dịch vụ. Các thử nghiệm thực hiện trong điều kiện thực tế cho thấy rằng việc kết hợp các công nghệ này có thể tăng tính nhất quán của cường độ tín hiệu lên khoảng 40 phần trăm trong các tòa nhà được xây dựng từ nhiều loại vật liệu gây cản trở tín hiệu.

Vật lý của hiện tượng rò rỉ được kiểm soát: hình học khe hở, thiết kế cấu trúc gân sóng và điều chỉnh tổn thất ghép nối

Kiểm soát rò rỉ RF không phải là điều xảy ra ngẫu nhiên. Nó phụ thuộc vào công tác kỹ thuật điện từ được thực hiện cẩn thận. Về cơ bản có ba yếu tố phối hợp với nhau để ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của các hệ thống này: hình dạng các khe hở, cách gân gợn sóng trên dây dẫn bên trong, và việc đạt được sự phối hợp trở kháng phù hợp. Hình dạng khe thực tế có thể là elip hoặc hình chữ nhật, thường được bố trí cách nhau khoảng một phần tư đến nửa bước sóng, và được đặt ở những hướng cụ thể quyết định các yếu tố như kiểu bức xạ, tần số được chọn lọc, cũng như phạm vi lan tỏa tín hiệu. Khi dây dẫn bên trong có các gân gợn sóng này, chúng giúp ngăn chặn các chế độ bậc cao không mong muốn và làm giảm đáng kể những biến động trở kháng gây khó chịu. Theo các lý thuyết guide sóng được các tổ chức tiêu chuẩn như IEEE và IEC xác nhận, điều này giúp giảm tổn thất tín hiệu khoảng 15 đến 20 decibel trên mỗi 100 mét so với các phiên bản dây dẫn trơn thông thường. Lượng tổn thất ghép nối, về cơ bản đo lường mức độ tín hiệu truyền từ cáp ra các khu vực xung quanh, cũng phụ thuộc rất nhiều vào mật độ khe. Nếu số lượng khe ít hơn mỗi mét (khoảng 2 đến 4), tín hiệu sẽ xuyên qua tốt hơn các vật liệu cứng như tường bê tông cốt thép. Nhiều khe hơn (khoảng 6 đến 8 khe mỗi mét) sẽ cung cấp khả năng phủ sóng tốt hơn trong các không gian mở rộng lớn. Lấy ví dụ thiết kế gân xoắn ốc—chúng cho phép tín hiệu hoạt động trên dải tần rộng từ 698 MHz lên tới 3,8 GHz trong khi duy trì hiệu suất bức xạ trên 85% suốt toàn bộ dải tần số đó.

Hiệu suất Đa dải tần: Hỗ trợ đồng thời Dịch vụ Di động, Wi-Fi và Phát sóng

Thiết kế Cáp rò tần số linh hoạt phủ sóng từ 700 MHz đến 3,8 GHz

Các cáp rò rỉ hiện nay không chỉ đơn thuần là truyền tải băng thông rộng nữa; chúng được thiết kế cho sự hội tụ thực sự của nhiều dịch vụ, nơi các tín hiệu khác nhau có thể cùng tồn tại mà không gây nhiễu. Bí mật nằm ở những khe rãnh được tính toán cẩn thận và các họa tiết gấp nếp tinh xảo trên bề mặt cáp. Những cấu trúc này cho phép truyền từ các tín hiệu 700 MHz dùng bởi FirstNet và phát sóng truyền hình kỹ thuật số, lên đến mạng 5G dưới 6 GHz và thậm chí đạt tần số 3,8 GHz. Điều này bao phủ hầu hết các dải tần quan trọng hiện có, bao gồm mạng điện thoại di động, hệ thống liên lạc an ninh công cộng, Wi-Fi 6/6E ở 5 GHz, cũng như các kênh phát sóng truyền thống. Khi kỹ sư lựa chọn giữa các khe rãnh chạy thẳng dọc theo chiều dài cáp hoặc các khe xoắn dạng xoáy ốc bao quanh cáp, họ thực tế đang điều chỉnh lượng tín hiệu bị rò rỉ ra ngoài. Việc này giúp duy trì mức bức xạ chênh lệch trong khoảng 1,5 dB trên tất cả các tần số khác nhau. Khoảng chênh lệch nhỏ này tạo nên sự khác biệt lớn tại những nơi đông đúc tín hiệu không dây như nhà ga xe lửa bận rộn hay các khu căn hộ cao tầng, nơi các ăng-ten thông thường sẽ cần đến các bộ lọc phức tạp và kỹ thuật tách biệt để hoạt động hiệu quả.

Xác Minh Sự Cùng Tồn Trong Thực Tế: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 và DVB-T trong Các Tòa Nhà Đa Chức Năng

Kiểm tra trong môi trường thực tế xác nhận những gì lý thuyết đã chỉ ra. Các tòa nhà khung thép dùng cho khu bán lẻ và không gian thương mại đã gặp phải hiện tượng cáp rò rỉ tín hiệu, xử lý nhiều tín hiệu cùng lúc. Những tín hiệu này bao gồm LTE-A ở tần số 2,1 GHz, 5G NR tại 3,5 GHz, Wi-Fi 6 hoạt động quanh 5 GHz, cùng các tín hiệu DVB-T ở 700 MHz. Hệ thống duy trì kết nối ổn định trên tất cả các tần số này với mức suy hao tín hiệu tổng thể dưới 1,3%. Điều làm nên hiệu quả vượt trội là cách cáp rò rỉ tín hiệu một cách chọn lọc dựa trên các dạng sóng được kiểm soát, thay vì phát đồng đều mọi thứ. Điều này ngăn các dịch vụ khác nhau gây nhiễu lẫn nhau. Ngay cả khi mạng di động trở nên đông đúc, kết nối Wi-Fi vẫn mất ít hơn một phần mười phần trăm gói dữ liệu. Video phát sóng tiếp tục chạy mượt mà trong khi người dùng thực hiện cuộc gọi thoại qua LTE ở gần đó. Các hệ thống truyền thống cần ăng-ten riêng, cáp riêng, bộ lọc và bộ khuếch đại công suất cho từng loại dịch vụ. Nhưng giải pháp đơn nhất này giảm nhu cầu thiết bị khoảng 40% và tiết kiệm chi phí trong quá trình lắp đặt. Việc bảo trì cũng trở nên dễ dàng hơn, và việc bổ sung chức năng mới về sau không cần phải tháo dỡ toàn bộ hệ thống.

Loại Bỏ Vùng Tắc Sóng: Độ Tin Cậy Về Sự Xuyên Thấu Và Phủ Sóng Trong Môi Trường Nội Thất Khó Khăn

Độ Bền Tín Hiệu Qua Bê Tông Cốt Thép, Thép Cấu Trúc Và Kính Cường Lực Phát Xạ Thấp

Các vật liệu xây dựng hiện đại như bê tông cốt thép, khung thép kết cấu và những loại kính low-e đẹp mắt thường khá hiệu quả trong việc chặn các tín hiệu tần số radio, đôi khi gây ra mức suy hao từ 20 đến 40 dB. Chúng ta thường xuyên chứng kiến tình trạng chặn tín hiệu này tại các nơi như thang máy, khu vực dưới lòng đất, phòng chụp hình y tế và những tòa nhà văn phòng siêu hiệu quả với bề mặt ngoài bóng bẩy. Cáp rò rỉ giải quyết vấn đề này theo cách khác biệt chứ không đơn thuần là tăng công suất phát. Thay vào đó, chúng dịch chuyển điểm bức xạ ngay vào bên trong khu vực có vật cản. Cách thức hoạt động của loại cáp này thực sự thông minh: bức xạ theo đường thẳng giúp vượt qua các bề mặt phản xạ và kết nối tốt với các khu vực lân cận. Vì tín hiệu được lan tỏa dọc theo toàn bộ chiều dài cáp, nên nó duy trì độ mạnh và ổn định xuyên suốt các không gian khác nhau, ngay cả khi đi xuyên qua các bức tường dày. Các thử nghiệm thực địa đã cho thấy cáp đồng trục rò rỉ chỉ bị suy hao dưới 3 dB khi đi xuyên qua tường bê tông dày 40 cm, điều này vượt trội hơn khoảng 15 dB so với các ăng-ten lắp trên trần thông thường trong điều kiện tương tự.

Nghiên cứu điển hình: Đạt độ đồng đều phủ sóng 99,2% trên toàn bộ bệnh viện 12 tầng với cáp rò rỉ hai băng tần

Một bệnh viện đô thị có 12 tầng gần đây đã lắp đặt hệ thống cáp rò rỉ băng tần kép để khắc phục các vấn đề liên lạc nghiêm trọng tại những khu vực quan trọng như phòng MRI, nhà để xe ngầm và phòng thí nghiệm được bảo vệ bức xạ. Việc lắp đặt này cho phép truyền đồng thời tín hiệu FirstNet ở tần số 700 MHz và tín hiệu 5G NR mới hơn ở tần số 2,5 GHz thông qua một hệ thống đồng trục duy nhất. Sau khi hoàn thiện toàn bộ hệ thống, các bài kiểm tra cho thấy 99,2% diện tích tòa nhà đạt mức phủ sóng ổn định. Mức độ mạnh tín hiệu đo được đều trên -95 dBm ở mọi tầng và mọi khoa, thậm chí bao phủ cả những vị trí trước đây hoàn toàn không có sóng. Khi lực lượng cứu hộ thực hiện kiểm tra hệ thống trong các cuộc diễn tập thực tế, họ nhận thấy thiết bị đàm của mình hoạt động trơn tru, chỉ gặp một vài sự cố nhỏ khi chuyển tiếp giữa các đoạn cáp khác nhau. Điều làm nên điểm nổi bật của giải pháp này là hiệu suất vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Việc lập kế hoạch kỹ lưỡng dựa trên kiến trúc công trình và hiểu rõ hành vi của các tần số giúp các bệnh viện đạt được tiêu chuẩn liên lạc đáng tin cậy mà các hệ thống ăng-ten phân bố thụ động hoặc chủ động cũ không thể sánh kịp.

Câu hỏi thường gặp

Cáp rò rỉ hoạt động như thế nào?

Cáp rò rỉ hoạt động theo hai chế độ: bức xạ và ghép nối. Chế độ bức xạ phát tín hiệu trực tiếp qua các khe hở trên cáp, trong khi chế độ ghép nối sử dụng trường điện từ để truyền tín hiệu mà không cần phát xạ trực tiếp.

Lợi thế của cáp rò rỉ trong các tòa nhà phức tạp là gì?

Cáp rò rỉ có thể tăng cường độ mạnh và sự ổn định của tín hiệu, đặc biệt trong các tòa nhà xây bằng vật liệu thường xuyên chặn sóng, giúp cải thiện độ tin cậy khoảng 40%.

Những vật liệu và đặc điểm nào trong thiết kế cáp rò rỉ giúp giảm tổn thất tín hiệu?

Hình dạng các khe hở, thiết kế rãnh xoắn trên dây dẫn bên trong và mật độ khe hở là những yếu tố then chốt. Các yếu tố này giúp điều chỉnh mẫu bức xạ, lựa chọn tần số và hạn chế tổn thất tín hiệu.

Cáp rò rỉ hỗ trợ đồng thời nhiều dịch vụ như điện thoại di động và Wi-Fi như thế nào?

Cáp rò rỉ sử dụng thiết kế linh hoạt về tần số, cho phép hoạt động trong dải tần rộng (từ 700 MHz đến 3,8 GHz), hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau cùng lúc mà không gây nhiễu.

Cáp rò rỉ có thể giúp cải thiện vùng phủ sóng tại các khu vực có thách thức về kết cấu không?

Có, bằng cách đặt các điểm bức xạ bên trong các vật cản, cáp rò rỉ đảm bảo phân phối tín hiệu mạnh ngay cả khi đi qua các vật liệu như bê tông và thép.