無線信號是如何在泄漏通信電纜中傳輸的
2016-05-07
無線通信用于自由空間，能夠實現移動中的通信，其根本原因是自由空間對無線電波來將是良好的傳輸媒介。而在封閉空間（地下室、隧道等），由于空間各個面相距很近，巷道壁、地下室的墻壁、地面、天花板對電磁波有強列的吸收、衰減作用，因此在封閉空間中電磁波不能像在自由空間那樣傳播。也由于空間相對封閉使外界的電磁波無法進入，內部的電磁波也不能傳播出去，進而造成通信盲區。
為了在封閉空間實現移動通信，可采用泄漏電纜通信技術。泄漏電纜通信就是在封閉空間利用泄漏電纜人為制造一個傳播媒介，使無線電波在電纜中傳播并不斷泄漏到電纜附近的空間。這個媒介與自由空間又有區別，無線電信號只在泄漏電纜附近的一個有限范圍內能夠被接收機接收。通信時雙工電臺要求占用兩個信道，這就要求泄漏電纜能夠傳輸雙向信號。泄漏電纜中間的中繼器、分支器必須能夠滿足雙向通信的要求。可以說地面能夠實現的無線通信，利用泄漏電纜也能夠在封閉空間中實現。泄漏通信系統是一個寬帶傳輸系統，可以傳輸數據、圖像，能夠進行遙控、遙測等信息的傳輸。該系統功能擴展方便，終端安放簡單，并且可將地面信號引入地下，完成地上地下的聯合組網。形成各種空間不間斷通信，而且該系統可以完成其他信息傳輸的功能，可以達到寬帶多功能的信息傳輸，其潛力是巨大的。
泄漏通信主要由非屏蔽的高頻電纜——泄漏電纜、基臺（或轉發設備）、中繼器、功率分配器等組成。泄漏電纜是一種專門用于泄漏通信的高頻電纜，電纜外導體不是全屏蔽的，開有泄漏槽或疏編織，因此在泄漏電纜內部傳輸的一部分信號就通過泄漏槽或稀疏編織的孔泄漏到電纜附近外部空間，提供給移動的接收機，達到將無線電信號送入封閉空間的目的；同樣，外部移動信號也可以通過泄漏槽或稀松編織的孔穿過電纜外層導體進入泄漏電纜內部，加上必要的設備，可以與基臺組成泄漏通信系統，以滿足沿泄漏電纜在一定范圍內的移動通信。
由于泄漏電纜外層不是全屏蔽的，實際應用中它沿布設線路不斷對外輻射電磁波。泄漏電纜在甚高頻和超高頻段通常耦合損耗來描述電纜的輻射特性。一般將耦合損耗定義為同軸波模的功率與放在離開泄漏電纜一定位置上的偶極子天線的接收功率之比值。在隧道應用的場合，耦合損耗的大小與接收天線和泄漏電纜之間距離的變化關系不大。
基臺是溝通封閉空間和外界的信號樞紐，它對外與移動和固定電話以及其他設備無線連接，以基臺為中心組成控制指揮的通信中心。基臺的天線用于泄漏通信系統與地面無線通信的信息交換。基臺的任務是對泄漏通信系統內部的通信進行管理，完成移動電臺之間的通信。連接用的泄漏電纜主要用于基臺和副臺之間的信息傳遞，還擔負由基臺給中繼器供電的任務。在多基臺系統中多個基站互聯形成多種中心的通信系統，它們協同工作，各自又形成小中心覆蓋局部區域。基臺由接收機、發射機、雙工器、天線接口、數據接口、視頻接口、供電系統和相應的軟件系統組成。由于泄漏電纜內部的信號在電纜內傳輸時有損耗，必須用放大器將信號放大，才能將信號傳送到遠處，中繼器就用于將電纜內的信號放大以彌補電纜的損失，由雙向放大器和信號電源分離電路組成。功率分配器是泄漏電纜的分支，功率分配器由信號分配和電源分支電路組成。副臺可以是車載臺或是手機，可固定安放做固定臺使用。副臺之間的通信通過基臺進行轉接。
泄漏通信系統功能擴展很容易，因為這是一個無線系統，各種副臺設備都不需要直接接在泄漏電纜上，只要在系統軟件中設好副臺的編號，將副臺的電源接好，天線安裝完畢就可以通信，而且可以隨時改變位置，只要有泄漏電纜存在就可以與基臺通信。泄漏通信系統在各種礦井中應用時，可以將產量信息、礦井內的瓦斯含量、供水供電信息、道岔的啟閉、紅綠燈的控制、各種設備的運行狀態等信息很方便地傳送到控制中心，并轉送到各有關部門。
在一些重要的位置安裝攝像機或攝像頭，通過發射機把信號經過泄漏電纜送到控制中心，完成實時監控。加上控制電路和控制設備后，控制中心還可以對攝像的范圍、方向、距離進行調整。
對隧道內的紅綠燈的控制信號也可以通過泄漏電纜傳送。在紅綠燈的控制電路上接副臺和譯碼、控制、檢測電路就可以完成對紅綠燈的控制、狀態檢測等功能。同時檢測道岔的啟閉狀態并送控制中心，使控制中心隨時了解設備的運行狀態。
同樣，對其他信息的傳送也能夠使用上述方法。這個系統最大的特點就是靈活方便，在泄漏電纜上不需要開口子，副臺設備安放也很隨意，只要泄漏電纜通到那里，就可以把通信擴展到那里。
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