無線對(duì)講系統(tǒng)信號(hào)覆蓋工程中繼臺(tái)基站與對(duì)講機(jī)移動(dòng)終端之間的通訊,通常是依靠無線電信號(hào)傳送。隨著無線對(duì)講通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展越來越要求中繼臺(tái)基站與對(duì)講機(jī)移動(dòng)終端之間隨時(shí)隨地能接通,甚至要求在隧道中綜合管廊中也是如此。然而在隧道綜合管廊無線對(duì)講系統(tǒng)通信中,無線對(duì)講通信用的電磁波傳播效果不佳。隧道綜合管廊中利用天線傳輸通常也很困難,所以關(guān)于同軸射頻泄漏電纜的研究也應(yīng)運(yùn)而生。無線電對(duì)講通信地下傳輸有著極其廣泛的用途,例如:
· 用于建筑物內(nèi)、隧道綜合管廊內(nèi)及地鐵的移動(dòng)通信(GSM,PCN/PCS,DECT…)
· 用于地下建筑的無線對(duì)講系統(tǒng)通訊,例如停車場(chǎng)、地下室及礦井、綜合管廊
· 公路隧道綜合管廊內(nèi)FM波段(88-108MHz)信息的發(fā)送
· 公路隧道綜合管廊內(nèi)無線報(bào)警電信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)
· 公路隧道綜合管廊內(nèi)移動(dòng)電話信號(hào)的發(fā)送
· 地鐵或地鐵隧道中的無線對(duì)講信號(hào)傳輸圖1所示為一發(fā)射站位于隧道口的典型圖例。
圖1 典型無線對(duì)講系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
為了保證無線對(duì)講通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)同軸射頻泄漏電纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障警報(bào)就顯得尤為重要。利用駐波比分析技術(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控同軸射頻泄漏電纜的射頻指標(biāo),如出現(xiàn)故障也可快速的定位及上報(bào)相關(guān)管理單位。
同軸射頻泄漏電纜的工作原理
橫向電磁波通過同軸電纜從發(fā)射端傳至電纜的另一端。當(dāng)電纜外導(dǎo)體完全封閉時(shí),電纜傳輸?shù)男盘?hào)與外界是完全屏蔽的,電纜外沒有電磁場(chǎng),或者說,測(cè)量不到有電磁輻射。同樣地,外界的電磁場(chǎng)也不會(huì)對(duì)電纜內(nèi)的信號(hào)造成影響。
然而通過同軸電纜外導(dǎo)體上所開的槽孔,電纜內(nèi)傳輸?shù)囊徊糠蛛姶拍芰堪l(fā)送至外界環(huán)境。同樣,外界能量也能傳入電纜內(nèi)部。外導(dǎo)體上的槽孔使電纜內(nèi)部電磁場(chǎng)和外界電波之間產(chǎn)生耦合。具體的耦合機(jī)制取決于槽孔的排列形式。
同軸射頻泄漏電纜的一個(gè)典型例子是編織外導(dǎo)體同軸電纜。絕大部分能量以內(nèi)部波的形式在電纜中傳輸,但在外導(dǎo)體覆蓋不好的位置點(diǎn)上,就會(huì)產(chǎn)生表面波,沿著電纜正向或逆向向外傳播,且相互影響。
無線電通信信號(hào)的質(zhì)量通常因?yàn)殡娎|外界電波電平波動(dòng)情況不同而相差很大。電纜敷設(shè)方式和敷設(shè)環(huán)境對(duì)電纜輻射效果也有影響。大部分隧道內(nèi)還有各種各樣金屬導(dǎo)體,比如沿兩側(cè)墻面安裝的電力電纜、鐵軌、水管等等,這些導(dǎo)體將徹底改變電磁場(chǎng)的特性。
輻射型電纜
電纜的外導(dǎo)體上開了一組周期性槽孔,屏蔽層的輻射機(jī)制類似于朝著電纜軸向的一系列磁性偶極子的輻射。輻射模式所有槽孔都符合相位迭加原理。
耦合型電纜
電磁場(chǎng)通過小孔衍射激發(fā)電纜外導(dǎo)體外部電磁場(chǎng)。電流沿外導(dǎo)體外部傳輸,電纜像一個(gè)可移動(dòng)的長(zhǎng)天線向外輻射電磁波。因此,耦合型電纜亦等同于一根長(zhǎng)的電子天線。
駐波比分析的基本原理
天線系統(tǒng)的SWR 的大小,對(duì)發(fā)射效率有很大影響;SWR大,意味著有大的功率被反射回發(fā)射機(jī),使電臺(tái)效率變低,甚至使發(fā)射機(jī)末級(jí)損壞。可以說天線系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)射臺(tái)的瓶頸,不可忽視。
衡量功率反射大小的量稱為「反射系數(shù)」,常用Γ (音gamma) 或ρ (音rho) 表示。為了討論簡(jiǎn)單起見,我們假設(shè)負(fù)載阻抗為純阻性的。反射系數(shù)定義為:
ρ= (反射電壓波/反射電壓波)
ρ= (RL-Ro)/(RL+Ro)
可見,當(dāng)Ro=RL,則ρ=0,稱為匹配狀態(tài)。當(dāng)RL>Ro,ρ為正值;RL<Ro 時(shí),ρ為負(fù)值。如果RL為開路或短路,則ρ分別等于+1 或-1,稱為「全反射」。
用反射系數(shù)可以完善地描述傳輸系統(tǒng)的匹配狀態(tài),但用駐波比(SWR) 更為簡(jiǎn)單和直觀。我們知道,在匹配狀態(tài)下,高頻電磁能量全部流入負(fù)載,不存在反射。這時(shí),沿傳輸線各個(gè)位置上的電壓振幅相等,不存在駐波,稱為「行波狀 態(tài)」。而在失配時(shí),由于存在反射波,反射波與正向波的疊加結(jié)果,就會(huì)在線上的各個(gè)點(diǎn)的振幅,存在有規(guī)律的起伏,稱為駐波狀態(tài)。
同軸射頻泄漏電纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
工作原理:在同軸射頻泄漏電纜前端加裝駐波比檢測(cè)模塊來對(duì)同軸射頻泄漏電纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),將監(jiān)測(cè)信息通過光纖直放站的核心網(wǎng)回傳至同軸射頻泄漏電纜監(jiān)測(cè)網(wǎng)管。
系統(tǒng)組成:同軸射頻泄漏電纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由同軸射頻泄漏電纜監(jiān)測(cè)設(shè)備、發(fā)射合路器、數(shù)據(jù)傳輸鏈路和同軸射頻泄漏電纜監(jiān)測(cè)網(wǎng)管組成。
同軸射頻泄漏電纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)納入光纖直放站網(wǎng)管系統(tǒng)統(tǒng)一管理,可對(duì)同軸射頻泄漏電纜駐波比指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和告警并定位故障點(diǎn)。 可從異地讀取數(shù)據(jù)備份或進(jìn)行分析大大降低了原有定期現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的工作強(qiáng)度,并且有更高的實(shí)時(shí)性。無線對(duì)講通信系統(tǒng)出現(xiàn)問題可以立即通知到責(zé)任單位并給出故障位置。