Cáp dẫn rò rỉ: Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Trong cơ sở hạ tầng kín như các hầm mỏ ngầm, đường hầm đường sắt, hành lang giao thông metro và tầng hầm bê tông cốt thép, các ăng-ten điểm truyền thống gặp phải hiện tượng chặn tín hiệu đường thẳng nghiêm trọng, suy giảm đa đường truyền và suy hao nhanh. Việc triển khai một cáp cấp nguồn bị rò rỉ giải quyết khoảng trống phủ sóng cơ bản này bằng cách hoạt động như một ăng-ten tuyến tính liên tục dọc theo toàn bộ chiều dài tuyến.

Khi thiết kế hệ thống viễn thông ngầm có độ tin cậy cao, việc lựa chọn đúng Cáp đồng trục rò rỉ RF là điều thiết yếu để đạt được sự lan truyền tín hiệu ổn định, tổn hao ghép nối thấp và tổn hao dọc thấp. Worldpeak sản xuất các thành phần đồng trục cao cấp và hệ thống kết nối cáp được thiết kế dành riêng cho các môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Hướng dẫn này phân tích chi tiết nguyên lý vận hành, thiết kế cơ khí, các tình huống triển khai chủ chốt và tiêu chí lựa chọn khi mua sắm cáp thông tin ngầm để đảm bảo tính liên tục của tín hiệu trên khoảng cách dài.

Nguyên lý vận hành: Cách cáp cấp phát RF rò rỉ phát năng lượng RF

Một cáp đồng trục tiêu chuẩn được thiết kế với phần dẫn ngoài liên tục và được bọc kín hoàn toàn nhằm giữ 100% sóng điện từ bên trong điện môi của cáp. Ngược lại, một Cáp đồng trục rò rỉ RF được sản xuất với các khe hở, lỗ mở hoặc lỗ đục được gia công chính xác theo một mẫu nhất định dọc theo lớp chắn bằng đồng hoặc nhôm ở phía ngoài.

Cơ chế phát xạ

• Truyền dẫn tín hiệu có hướng: Khi tín hiệu tần số vô tuyến di chuyển dọc theo phần dẫn trong, một phần năng lượng điện từ được kiểm soát sẽ thoát ra ngoài qua các khe hở trên phần dẫn ngoài vào không gian xung quanh.

• Phát xạ và thu hai chiều: Các khe hở hoạt động như một chuỗi vô hạn các lưỡng cực từ nhỏ. Thiết kế này cho phép cáp vừa phát tín hiệu tới điện thoại di động/máy vô tuyến, vừa thu tín hiệu đến từ các máy thu phát cầm tay.

• Phân phối tín hiệu liên tục: Thay vì dựa vào một anten công suất cao duy nhất, cáp cấp nguồn bị rò rỉ cung cấp cường độ trường RF đồng đều trên vài kilômét, khiến nó trở thành một giải pháp thụ động lý tưởng cho một hệ thống ăng-ten phân tán (DAS) trong các hành lang hẹp.

Chế độ bức xạ so với chế độ ghép nối: Các khác biệt kỹ thuật chính

Khi lựa chọn một cáp thông tin ngầm đối với các dự án công nghiệp phức tạp, kỹ sư phải lựa chọn giữa hai cấu hình thiết kế khe cắm chính:

Dành cho phạm vi xa phủ sóng không dây trong hầm , cáp chế độ bức xạ được ưu tiên vì hình học có khe hở của chúng làm giảm thiểu suy hao dọc theo chiều dài đồng thời tối ưu hóa ghép nối vô tuyến cho các dải tần số cụ thể (VHF, UHF, TETRA, 4G LTE và 5G NR).

Các môi trường ứng dụng chính cho hệ thống cáp rò rỉ

Tích hợp một Cáp đồng trục rò rỉ RF loại bỏ các vùng chết trên khắp các môi trường ngầm và trong nhà đầy thách thức, nơi các mạng không dây truyền thống không hoạt động.

Các giếng mỏ và đường hầm ngầm

Khai thác mỏ ngầm phụ thuộc vào tín hiệu thoại, tín hiệu đo từ xa và điều khiển phương tiện tự hành liên tục. Việc triển khai một hệ thống cáp cấp nguồn bị rò rỉ dọc theo các đường dẫn vận chuyển đảm bảo thông tin liên lạc liền mạch giữa các đài hai chiều VHF/UHF, các liên kết dữ liệu Wi-Fi và mạng LTE mà không cần căn chỉnh anten theo đường thẳng nhìn thấy.

Phủ sóng không dây trong đường hầm tàu điện ngầm và đường sắt

Trong các mạng giao thông tốc độ cao, tàu chạy qua các đường hầm bê tông hẹp nơi tín hiệu từ trạm gốc bên ngoài không thể xuyên thấu. Việc lắp đặt một cáp thông tin ngầm dọc theo tường hầm đảm bảo tỷ lệ gián đoạn kết nối di động của hành khách bằng không, hệ thống TETRA khẩn cấp và hệ thống liên lạc giữa tàu và cơ sở hạ tầng (CBTC).

Hệ thống ăng-ten phân tán trong tòa nhà (DAS)

Đối với các trung tâm thương mại quy mô lớn, nhà máy điện hạt nhân và khu vực đỗ xe ngầm, một Cáp đồng trục rò rỉ RF đóng vai trò là xương sống cho hệ thống phủ sóng trong tòa nhà hệ thống ăng-ten phân tán . Hệ thống này phân phối đều tín hiệu di động đa nhà mạng (3G/4G/5G) trên toàn bộ các tầng hầm nhiều cấp mà không tạo ra các điểm nóng RF cục bộ có công suất cao.

Kiểm soát Chất lượng, Tiêu chuẩn & Tiêu chí Lựa chọn Kỹ thuật

Để duy trì độ ổn định tín hiệu lâu dài trong các môi trường có độ ẩm cao, ăn mòn hoặc rung động mạnh, các đội mua sắm phải đánh giá kỹ lưỡng các tiêu chuẩn vật liệu và kiểm tra nghiêm ngặt:

• Vật liệu vỏ bọc và khả năng chống cháy: Các lắp đặt ngoài trời và trong hầm yêu cầu vỏ bọc ngoài loại Low-Smoke Zero-Halogen (LSZH), đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cháy nổ IEC 60332-1, IEC 60332-3C và CPR EN 50575.

• Bảo vệ chống ẩm và xếp hạng IP: Nước mỏ ăn mòn và độ ẩm cao có thể xâm nhập vào các rãnh ngoài. Dây cáp chất lượng cao sử dụng băng dán chặn nước và vật liệu điện môi bằng polyethylene (PE) chống ăn mòn để đạt được khả năng bịt kín môi trường trong thời gian dài.

• Kiểm soát PIM (tương hỗ điều chế thụ động): Các hệ thống LTE/5G đa sóng mang yêu cầu hiệu suất PIM thấp (≤ -155 dBc @ 2 × 20 W) nhằm tránh nhiễu giữa các kênh. WORLDPEAK cung cấp các đầu nối RF độ chính xác cao và các bộ dây nhảy thấp PIM, được thiết kế đặc biệt cho việc kết thúc cáp rò rỉ.

• Cân bằng tổn hao ghép nối và suy hao dọc theo chiều dài: Suy hao thấp hơn cho phép kéo dài đoạn cáp mà không cần khuếch đại tín hiệu trung gian (bộ khuếch đại đường dây), trong khi tổn hao ghép nối được kiểm soát đảm bảo công suất tín hiệu đủ mạnh đến thiết bị di động.

Để biết thông số kỹ thuật sản phẩm đầy đủ, bản vẽ kỹ thuật hoặc báo giá B2B số lượng lớn, vui lòng truy cập trung tâm kỹ thuật tại WORLDPEAK RF Connectors & Cabling .