Johdanto
Langaton viestintä on ratkaisevan tärkeää useilla toimialoilla, mukaan lukien kaivosteollisuus, tunnelointi ja yleinen turvallisuus. Näillä ympäristöillä on kuitenkin ainutlaatuisia haasteita, jotka voivat vaikuttaa viestintäsignaaleihin ja aiheuttaa vuotoja antennijärjestelmässä. Yksi näissä asetuksissa usein käytetty ratkaisu on vuotavan syöttölaitteen käyttö. Tässä artikkelissa menemme syvällisesti siihen, mitä vuotavat syöttöjärjestelmät ovat, mitä ongelmia ne ratkaisevat ja miten ne toimivat.
Mikä on vuotava syöttöjärjestelmä?
Vuotava syöttöjärjestelmä viittaa kaapelijärjestelmään, jolle on tunnusomaista koaksiaalikaapeli, jonka ulkojohdin on kuorittu osittain, ja sitten rakojen aukko, joka on tehty mahdollistamaan signaalin säteileminen. Kaapeli vedetään tunneleita tai käytäviä pitkin, ja kaapeliin liitetään yhdysantennit kiintein väliajoin sen pituudella. Antennit on suunniteltu säteilemään saapuva signaali 360 asteen kaaressa saman koaksiaalikaapelin muihin antenneihin. Tuloksena on, että tunnelit tai käytävät peitetään jatkuvien viestintälinjojen muodostamiseksi.
Tunneleiden perinteisten antennien ongelma
Perinteisessä langattomassa järjestelmässä, joka käyttää antenneja, signaali kulkee vapaan tilan läpi. Tunneliympäristössä on kuitenkin paljon esteitä, jotka johtavat energian menetykseen matkan yli. Mitä suurempia esteitä tunneleissa on, sitä suurempi menetys. Häiriöiden vaikutuksia voidaan edelleen heikentää heijastuksilla, tunnelin seinien läpi, signaalin estolla ja signaalin uudelleenohjauksella. Tämä johtaa huonoon peittoalueeseen ja rajoittaviin ominaisuuksiin, viestinnästä tulee vaikeaa, ja tämä voi olla vaarallista esimerkiksi kaivostoiminnassa tai turvallisuudessa.
Kuinka vuotava syöttölaite ratkaisee ongelman
Vuotava syöttöjärjestelmä käyttää jatkuvaa säteilevää kaapelia, joka kattaa laajan alueen ja tarjoaa viestintäpeiton myös esteiden läpi. Koaksiaalikaapelin keskijohtimesta (syöttimestä) on poistettu eristys, jolloin ulompi suojajohdin tulee näkyviin, minkä jälkeen ulompaan suojajohtimeen leikataan yhtenäinen joukko pitkittäisiä rakoja. Kun signaalit kulkevat syöttölaitteen läpi, ne säteilevät ulospäin ulkoisten aukkojen kautta. Säteilevät signaalit voidaan sitten vastaanottaa syöttölaitteeseen kytketyillä antenneilla. Tämä periaate on kriittinen alueilla, joita perinteinen kattavuus ei saavuta.
Vuotavien syöttölaitteiden tyypit
Nykyään yleisesti käytössä olevat kahden tyyppiset vuotavat syöttölaitteet ovat analogiset ja digitaaliset vuotavat syöttölaitteet.
Analogiset vuotavat syöttölaitteet
Analogiset vuotavat syöttöjärjestelmät käyttävät amplitudimodulaatiota. Kaapeli toimii lineaarisena antennina, joka vastaanottaa signaalin lähettimeltä ja sitten säteilee sitä tasaisesti kaapelin läpi 360 asteen kaaressa. Jokainen kaapelin osa toimii erillisenä säteilevänä elementtinä, jolloin signaali vaimenee kuljetun matkan myötä. Tätä vaimennusta auttaa signaali, joka torjuu tunnelin ominaisuuksista johtuvia vaihe- ja taajuuden muutoksia.
Digitaaliset vuotavat syöttölaitteet
Digitaalinen vuotava syöttölaite toimii samalla tavalla kuin analoginen vuotava syöttölaite. Lähetetty signaali on kuitenkin digitaalinen, mikä tarkoittaa, että siinä on sarja 1:tä ja 0:tä. Digitaaliset vuotavat syöttölaitteet käsittelevät joitain analogisille järjestelmille luontaisia ongelmia, ja ne lähettävät virhekorjattuja digitaalisia signaaleja, joita voidaan käyttää myös tiedonsiirtoon.
Vuotavan syöttölaitteen edut
Vuotavat syöttölaitteet ovat tehokas tapa ratkaista viestintäongelmia tunneleissa ja esteissä. Sillä on paljon etuja, mukaan lukien:
Kustannustehokas
Vuotavat syöttöjärjestelmät ovat kustannustehokkaita verrattuna teknologioihin, kuten hajautettuihin antennijärjestelmiin (DAS). Tämä johtuu siitä, että ne vaativat vähemmän infrastruktuuria. Järjestelmä vaatii vain kaapelin asennuksen katettavalle alueelle, toisin kuin DAS, joka vaatii useita antenneja ja niihin liittyvää infrastruktuuria.
Monikäyttöinen
Vuotavia syöttölaitteita voidaan käyttää eri tarkoituksiin. Tämä johtuu niiden kyvystä kuljettaa useita signaaleja kerralla. Lisäksi niitä voidaan käyttää puhe-, data-, Wi-Fi- ja muihin viestintäkanaviin, mikä tekee niistä monipuolisia.
Parantaa turvallisuutta
Vuotavat syöttölaitteet auttavat parantamaan turvallisuutta vaarallisissa ympäristöissä. Kaivostoiminnassa, jossa maanalaiset verkot ovat alttiita murtumisille ja muille katastrofeille, jatkuva tietoliikenne vuotavien syöttöjohtojen kautta parantaa turvallisuutta. Se varmistaa, että pelastustoimia voidaan koordinoida tehokkaammin, mikä lyhentää vasteaikaa ja helpottaa pelastusta.
Johtopäätös
Vuotavat syöttölaitteet ovat ratkaisevan tärkeitä langattoman peiton tarjoamisessa sellaisissa ympäristöissä kuin kaivostoiminnassa, tunneleissa tai missä tahansa paikassa, jossa langattomat viestintäsignaalit estetään. Järjestelmät toimivat säteilemällä signaaleja kaapelista, mikä eliminoi energiahäviön, joka aiheutuu signaalien leviämisestä esteiden kautta. Ne ovat kustannustehokkaita ja monipuolisia useiden signaalien lähettämiseen kerralla. Vuotavien syöttölaitteiden käyttäminen on ratkaisevan tärkeää turvallisuuden takaamiseksi ja tiedonsiirron mahdollistamiseksi vaarallisissa maanalaisissa tai suljetuissa ympäristöissä.
Viitteet
1. Tang, B., Cheng, L., & Wu, X. (2014). Uusi vuotava syöttöantennimalli maanalaiseen kaivosviestintään. Progress In Electromagnetics Research M, 35, 57-64.
2. Pau, G., Rossi, L., & Calvo, D. (2017). Vuotava syöttölaite tunnelin sisäiseen rautatieviestintään: vertaileva analyysi. IEEE Internet of Things Journal, 4(5), 1544-1552.
3. Ali, G., El-Sallabi, HM ja El-Sherif, HM (2016). Yleiskatsaus vuotavasta syöttölaitteen viestintäjärjestelmästä: sovellukset, terveys- ja turvallisuusedut. Alexandria Engineering Journal, 55(3), 2667-2673.
4. Yang, C. ja Bell, M. (2018). Maanalaisen viestinnän uudelleenarviointi: haasteita ja mahdollisuuksia seuraavan sukupolven vuotaville syöttöjärjestelmille. IEEE Communications Magazine, 56(5), 72-79.