Uvod
Brezžična komunikacija je ključnega pomena v različnih panogah, vključno z rudarstvom, gradnjo predorov in javno varnostjo. Vendar imajo ta okolja edinstvene izzive, ki lahko vplivajo na komunikacijske signale in povzročijo puščanje v antenskem sistemu. Ena od rešitev, ki se pogosto uporablja v teh nastavitvah, je uporaba puščajočega podajalnika. V tem članku bomo podrobno razložili, kaj so puščajoči napajalni sistemi, težave, ki jih rešujejo, in kako delujejo.
Kaj je Leaky Feeder System?
Puščajoči napajalni sistem se nanaša na kabelski sistem, za katerega je značilen koaksialni kabel, ki ima delno odstranjen zunanji vodnik in nato odprtino rež, ki omogoča sevanje signala. Kabel je položen vzdolž predorov ali hodnikov, na kabel pa so po njegovi dolžini v določenih razmakih priključene povezovalne antene. Antene so zasnovane tako, da oddajajo dohodni signal v loku 360 stopinj do drugih anten na istem koaksialnem kablu. Rezultat tega je, da so predori ali hodniki pokriti in tvorijo neprekinjene komunikacijske linije.
Težava s konvencionalnimi antenami v predorih
V običajnem brezžičnem sistemu, ki uporablja antene, signal potuje skozi prosti prostor. Vendar ima okolje tunela veliko ovir, ki povzročajo izgubo energije na razdalji. Večje kot so ovire v predorih, večja je izguba. Učinke motenj lahko dodatno oslabimo z odboji skozi stene tunela, blokiranjem signala in preusmeritvijo signala. Posledica tega je slaba pokritost in omejevalna zmogljivost, komunikacija postane otežena, kar je lahko nevarno v nastavitvah, kot sta rudarjenje ali varnost.
Kako Leaky Feeder rešuje težavo
Puščajoči napajalni sistem uporablja neprekinjen sevalni kabel, ki pokriva obsežno območje in zagotavlja komunikacijsko pokritost tudi skozi ovire. Iz osrednjega prevodnika koaksialnega kabla (dovodnika) se odstrani izolacija, pri čemer se izpostavi zunanji zaščitni vodnik, nato pa se v zunanji zaščitni vodnik izreže enoten niz vzdolžnih rež. Ko signali prehajajo skozi podajalnik, sevajo navzven skozi zunanje reže. Sevane signale lahko nato sprejmejo antene, povezane s podajalnikom. To načelo je ključnega pomena na področjih, ki jih običajna pokritost ne more doseči.
Vrste sistemov puščajočih podajalnikov
Dve vrsti puščajočih napajalnih sistemov, ki se danes pogosto uporabljata, sta analogni in digitalni puščajoči napajalniki.
Analogni puščajoči podajalniki
Analogni puščajoči napajalni sistemi uporabljajo amplitudno modulacijo. Kabel deluje kot linearna antena, ki sprejema signal od oddajnika in ga nato enakomerno seva skozi kabel v loku 360 stopinj. Vsak del kabla deluje kot ločen sevalni element, pri čemer se signal slabi s prevoženo razdaljo. To slabljenje je podprto s signalom, ki se bori proti spremembam faze in frekvence zaradi značilnosti tunela.
Digitalni Leaky Feeders
Digitalni puščajoči podajalnik deluje podobno kot analogni puščajoči podajalnik. Vendar je oddani signal digitalen, kar pomeni, da ima niz 1s in 0s. Digitalni puščajoči podajalniki rešujejo nekatere težave, ki so značilne za analogne sisteme, in prenašajo digitalne signale s popravljenimi napakami, ki se lahko uporabljajo tudi za prenos podatkov.
Prednosti Leaky Feederja
Netesni podajalniki so učinkovit način reševanja problemov komunikacije v predorih in ovirah. Ima veliko prednosti, vključno z:
Stroškovno učinkovito
Napajalni sistemi, ki puščajo, so stroškovno učinkoviti v primerjavi s tehnologijami, kot so porazdeljeni antenski sistemi (DAS). To je zato, ker potrebujejo manj infrastrukture. Sistem zahteva le namestitev kabla na območju, ki ga je treba pokriti, za razliko od DAS, ki zahteva več anten in pripadajočo infrastrukturo.
Večkratna uporaba
Puščajoče hranilnike je mogoče uporabiti za različne namene. To je posledica njihove sposobnosti prenašanja več signalov hkrati. Poleg tega jih je mogoče uporabiti za glas, podatke, Wi-Fi in druge komunikacijske kanale, zaradi česar so vsestranski.
Izboljša varnost
Puščajoči podajalniki pomagajo izboljšati varnost v nevarnih okoljih. V rudarstvu, kjer so podzemna omrežja nagnjena k vpadom in drugim katastrofam, stalna komunikacija prek puščajočih napajalnikov pomaga izboljšati varnost. Zagotavlja učinkovitejšo koordinacijo reševalnih operacij, skrajšanje odzivnega časa in omogočanje hitrejšega reševanja.
Zaključek
Puščajoči podajalniki so ključnega pomena za zagotavljanje brezžične pokritosti v okoljih, kot so rudarjenje, tuneli ali katera koli območja, kjer so brezžični komunikacijski signali blokirani. Sistemi delujejo tako, da sevajo signale iz kabla, s čimer se odpravi izguba energije, ki prihaja s širjenjem signalov skozi ovire. So stroškovno učinkoviti in vsestranski za prenos več signalov hkrati. Uporaba puščajočih podajalnikov je ključnega pomena pri zagotavljanju varnosti in omogočanju komunikacije v nevarnem podzemnem ali zaprtem okolju.
Reference
1. Tang, B., Cheng, L. in Wu, X. (2014). Nov model puščajoče napajalne antene za podzemno rudniško komunikacijo. Progress In Electromagnetics Research M, 35, 57-64.
2. Pau, G., Rossi, L. in Calvo, D. (2017). Puščajoči podajalnik za železniške komunikacije v predoru: primerjalna analiza. IEEE Internet of Things Journal, 4(5), 1544-1552.
3. Ali, G., El-Sallabi, HM, & El-Sherif, HM (2016). Pregled komunikacijskega sistema Leaky Feeder: aplikacije, zdravstvene in varnostne prednosti. Alexandria Engineering Journal, 55(3), 2667-2673.
4. Yang, C. in Bell, M. (2018). Ponovno razmišljanje o podzemni komunikaciji: izzivi in priložnosti za naslednjo generacijo puščajočih napajalnih sistemov. IEEE Communications Magazine, 56(5), 72-79.