Introduzione
La comunicazione wireless è fondamentale in vari settori, tra cui quello minerario, quello dei tunnel e la sicurezza pubblica. Tuttavia, questi ambienti presentano sfide uniche che possono influenzare i segnali di comunicazione, causando perdite nel sistema di antenna. Una soluzione spesso utilizzata in questi contesti è l'uso di un alimentatore che perde. In questo articolo approfondiremo cosa sono i sistemi di alimentazione che perdono, i problemi che risolvono e come funzionano.
Cos'è un sistema di alimentazione che perde?
Un sistema di alimentazione che perde si riferisce a un sistema di cavi caratterizzato da un cavo coassiale con il conduttore esterno parzialmente spelato e quindi un'apertura di fessure realizzata per consentire al segnale di irradiarsi. Il cavo viene posato lungo i tunnel o corridoi e le antenne di interconnessione sono collegate al cavo a intervalli fissi lungo la sua lunghezza. Le antenne sono progettate per irradiare il segnale in ingresso su un arco di 360 gradi verso le altre antenne sullo stesso cavo coassiale. L'effetto che ne deriva è che i tunnel o corridoi vengono coperti formando linee di comunicazione continue.
Il problema delle antenne convenzionali nei tunnel
In un sistema wireless convenzionale che utilizza antenne, il segnale viaggia attraverso lo spazio libero. Tuttavia, l’ambiente del tunnel presenta numerosi ostacoli che comportano una perdita di energia sulla distanza. Quanto maggiori sono gli ostacoli nei tunnel, tanto più significativa è la perdita. Gli effetti dell'interferenza possono essere ulteriormente indeboliti dalle riflessioni, attraverso le pareti del tunnel, dal blocco del segnale e dal reindirizzamento del segnale. Ciò si traduce in una scarsa copertura e in una limitazione delle capacità, le comunicazioni diventano difficili e ciò può essere pericoloso in ambienti come quello minerario o di sicurezza.
Come l'alimentatore che perde risolve il problema
Un sistema di alimentazione che perde utilizza un cavo radiante continuo che copre un'area estesa, fornendo copertura alle comunicazioni anche attraverso gli ostacoli. Al conduttore centrale del cavo coassiale (l'alimentatore) viene rimosso l'isolamento, esponendo il conduttore schermante esterno, quindi una serie uniforme di fessure longitudinali viene tagliata nel conduttore schermante esterno. Quando i segnali passano attraverso l'alimentatore, si irradiano verso l'esterno attraverso gli slot esterni. I segnali irradiati possono quindi essere ricevuti dalle antenne collegate all'alimentatore. Questo principio è fondamentale nelle aree che la copertura convenzionale non può raggiungere.
Tipi di sistemi di alimentazione che perdono
Due tipi di sistemi di alimentazione che perdono comunemente in uso oggi sono gli alimentatori che perdono analogici e digitali.
Alimentatori analogici che perdono
I sistemi di alimentazione analogici con perdite utilizzano la modulazione di ampiezza. Il cavo agisce come un'antenna lineare, ricevendo il segnale dal trasmettitore e poi irradiandolo uniformemente attraverso il cavo su un arco di 360 gradi. Ciascuna sezione del cavo agisce come un elemento radiante separato, il segnale viene attenuato con la distanza percorsa. Questa attenuazione è aiutata dal segnale che combatte i cambiamenti di fase e frequenza dovuti alle caratteristiche del tunnel.
Alimentatori digitali che perdono
Un alimentatore che perde digitale funziona in modo simile a un alimentatore che perde analogico. Tuttavia, il segnale trasmesso è digitale, il che significa che ha una serie di 1 e 0. Gli alimentatori digitali con perdite risolvono alcuni dei problemi inerenti ai sistemi analogici, trasmettendo segnali digitali corretti dagli errori che possono essere utilizzati anche per la trasmissione dei dati.
Vantaggi dell'alimentatore che perde
Gli alimentatori che perdono sono un modo efficace per risolvere i problemi di comunicazione nelle gallerie e negli ostacoli. Ha molti vantaggi, tra cui:
Conveniente
I sistemi di alimentazione che perdono sono convenienti rispetto alle tecnologie come i sistemi di antenne distribuite (DAS). Questo perché richiedono meno infrastrutture. Il sistema richiede solo l'installazione del cavo nell'area da coprire, a differenza del DAS, che richiede più antenne e relative infrastrutture.
Multiuso
Gli alimentatori che perdono possono essere utilizzati per vari scopi. Ciò è dovuto alla loro capacità di trasportare più segnali contemporaneamente. Inoltre, possono essere utilizzati per voce, dati, Wi-Fi e altri canali di comunicazione, rendendoli versatili.
Migliora la sicurezza
Gli alimentatori che perdono contribuiscono a migliorare la sicurezza in ambienti pericolosi. Nel settore minerario, dove le reti sotterranee sono soggette a crolli e altre catastrofi, la comunicazione costante tramite alimentatori che perdono aiuta a migliorare la sicurezza. Garantisce che le operazioni di soccorso possano essere coordinate in modo più efficace, riducendo i tempi di risposta e facilitando un salvataggio più rapido.
Conclusione
Gli alimentatori che perdono sono fondamentali per fornire copertura wireless in ambienti come miniere, tunnel o qualsiasi area in cui i segnali di comunicazione wireless sono bloccati. I sistemi funzionano irradiando segnali dal cavo, eliminando così la perdita di energia che deriva dalla propagazione dei segnali attraverso gli ostacoli. Sono economici e versatili per la trasmissione di più segnali contemporaneamente. L'impiego di alimentatori che perdono è fondamentale per garantire la sicurezza e rendere possibile la comunicazione in ambienti sotterranei o chiusi pericolosi.
Riferimenti
1. Tang, B., Cheng, L. e Wu, X. (2014). Un nuovo modello di antenna di alimentazione che perde per la comunicazione nelle miniere sotterranee. Progressi nella ricerca sull'elettromagnetismo M, 35, 57-64.
2. Pau, G., Rossi, L., & Calvo, D. (2017). Alimentatore che perde per le comunicazioni ferroviarie in tunnel: un'analisi comparativa. IEEE Internet of Things Journal, 4(5), 1544-1552.
3. Ali, G., El-Sallabi, HM, e El-Sherif, HM (2016). Una panoramica del sistema di comunicazione dell'alimentatore che perde: applicazioni, vantaggi in termini di salute e sicurezza. Giornale di ingegneria di Alessandria, 55(3), 2667-2673.
4. Yang, C. e Bell, M. (2018). Ripensare la comunicazione sotterranea: sfide e opportunità per i sistemi di alimentazione con perdite di prossima generazione. Rivista di comunicazioni IEEE, 56(5), 72-79.