Introducció
La comunicació sense fils és crucial en diverses indústries, com ara la mineria, els túnels i la seguretat pública. Tanmateix, aquests entorns tenen reptes únics que poden afectar els senyals de comunicació, provocant fuites al sistema d'antena. Una solució que s'utilitza sovint en aquests entorns és l'ús d'un alimentador amb fuites. En aquest article, aprofundirem en què són els sistemes d'alimentació amb fuites, els problemes que resolen i com funcionen.
Què és un sistema d'alimentació amb fuites?
Un sistema d'alimentació amb fuites es refereix a un sistema de cables caracteritzat per un cable coaxial que té el conductor exterior pelat parcialment i després una obertura de ranures que es fa per permetre que el senyal s'irradiï. El cable es col·loca al llarg dels túnels o passadissos, i les antenes d'interconnexió es connecten al cable a intervals fixos al llarg de la seva longitud. Les antenes estan dissenyades per irradiar el senyal entrant en un arc de 360 graus a les altres antenes del mateix cable coaxial. L'efecte resultant és que els túnels o passadissos es cobreixen per formar línies de comunicació contínues.
El problema de les antenes convencionals als túnels
En un sistema sense fil convencional que utilitza antenes, el senyal viatja per l'espai lliure. Tanmateix, l'entorn del túnel té moltes obstruccions que provoquen una pèrdua d'energia a distància. Com més grans són els obstacles als túnels, més important serà la pèrdua. Els efectes de la interferència es poden afeblir encara més per les reflexions, a través de les parets del túnel, el bloqueig del senyal i la redirecció del senyal. Això provoca una cobertura deficient i una capacitat limitada, les comunicacions es tornen difícils i això pot ser perillós en entorns com ara la mineria o la seguretat.
Com el Leaky Feeder resol el problema
Un sistema d'alimentació amb fuites utilitza un cable radiant continu que cobreix una àrea extensa, proporcionant cobertura de comunicacions fins i tot a través d'obstruccions. El conductor central del cable coaxial (l'alimentador) té el seu aïllament eliminat, deixant al descobert el conductor de blindatge exterior, després es talla una sèrie uniforme de ranures longitudinals al conductor de blindatge exterior. Quan els senyals passen per l'alimentador, s'irradien cap a l'exterior a través de les ranures externes. Els senyals radiats es poden rebre després per antenes connectades a l'alimentador. Aquest principi és fonamental en àrees que la cobertura convencional no pot arribar.
Tipus de sistemes d'alimentació amb fuites
Dos tipus de sistemes d'alimentació amb fuites que s'utilitzen habitualment avui en dia són els alimentadors amb fuites analògics i digitals.
Alimentadors analògics amb fuites
Els sistemes d'alimentació analògics amb fuites utilitzen modulació d'amplitud. El cable actua com una antena lineal, rebent el senyal del transmissor i després l'irradia uniformement a través del cable sobre un arc de 360 graus. Cada secció del cable actua com un element radiant independent, amb el senyal que s'atenua amb la distància recorreguda. Aquesta atenuació ve ajudada pel senyal que combat els canvis de fase i freqüència deguts a les característiques del túnel.
Alimentadors digitals amb fuites
Un alimentador digital amb fuites funciona de manera similar a un alimentador analògic amb fuites. Tanmateix, el senyal transmès és digital, el que significa que té una sèrie d'1 i 0. Els alimentadors digitals amb fuites aborden alguns dels problemes inherents als sistemes analògics, transmetent senyals digitals corregits per errors que també es poden utilitzar per a la transmissió de dades.
Avantatges de Leaky Feeder
Els alimentadors amb fuites són una manera eficient de resoldre els problemes de comunicació en túnels i obstruccions. Té molts beneficis, entre ells:
Rentable
Els sistemes d'alimentació amb fuites són rendibles en comparació amb tecnologies, com ara els sistemes d'antena distribuïda (DAS). Això és perquè requereixen menys infraestructures. El sistema només requereix la instal·lació del cable a la zona a cobrir, a diferència del DAS, que requereix múltiples antenes i infraestructura associada.
Multiús
Els alimentadors amb fuites es poden utilitzar per a diversos propòsits. Això es deu a la seva capacitat de transportar múltiples senyals alhora. A més, es poden utilitzar per a veu, dades, Wi-Fi i altres canals de comunicació, fent-los versàtils.
Millora la seguretat
Els alimentadors amb fuites ajuden a millorar la seguretat en entorns perillosos. A la mineria, on les xarxes subterrànies són propenses a enfonsar-se i altres catàstrofes, la comunicació constant mitjançant alimentadors amb fuites ajuda a millorar la seguretat. Assegura que les operacions de rescat es puguin coordinar de manera més eficaç, reduint el temps de resposta i facilitant un rescat més ràpid.
Conclusió
Els alimentadors amb fuites són crucials per proporcionar cobertura sense fil en entorns com ara mines, túnels o qualsevol àrea on els senyals de comunicació sense fil estiguin bloquejats. Els sistemes funcionen radiant senyals des del cable, eliminant així la pèrdua d'energia que comporta la propagació dels senyals a través d'obstruccions. Són rendibles i versàtils per transmetre diversos senyals alhora. L'ús d'alimentadors amb fuites és crucial per garantir la seguretat i fer possible la comunicació en entorns perillosos subterranis o tancats.
Referències
1. Tang, B., Cheng, L. i Wu, X. (2014). Un nou model d'antena d'alimentació amb fuites per a la comunicació de mines subterrànies. Progrés en la investigació electromagnètica M, 35, 57-64.
2. Pau, G., Rossi, L. i Calvo, D. (2017). Alimentador amb fuites per a comunicacions ferroviàries dins del túnel: una anàlisi comparativa. IEEE Internet of Things Journal, 4(5), 1544-1552.
3. Ali, G., El-Sallabi, HM i El-Sherif, HM (2016). Una visió general del sistema de comunicació d'alimentació amb fuites: aplicacions, avantatges de seguretat i salut. Alexandria Engineering Journal, 55(3), 2667-2673.
4. Yang, C. i Bell, M. (2018). Repensar la comunicació subterrània: reptes i oportunitats per als sistemes d'alimentació amb fuites de nova generació. IEEE Communications Magazine, 56(5), 72-79.