مقدمة
يعد الاتصال اللاسلكي أمرًا بالغ الأهمية في مختلف الصناعات، بما في ذلك التعدين وحفر الأنفاق والسلامة العامة. ومع ذلك، فإن هذه البيئات لديها تحديات فريدة من نوعها يمكن أن تؤثر على إشارات الاتصال، مما يسبب تسربًا في نظام الهوائي. أحد الحلول المستخدمة غالبًا في هذه الإعدادات هو استخدام وحدة التغذية المتسربة. في هذه المقالة، سوف نتناول بالتفصيل ماهية أنظمة التغذية المتسربة، والمشكلات التي تحلها، وكيفية عملها.
ما هو نظام التغذية المتسرب؟
يشير نظام التغذية المتسرب إلى نظام كابل يتميز بكابل متحد المحور تم تجريد موصله الخارجي جزئيًا ثم فتح فتحات للسماح للإشارة بالإشعاع. يتم وضع الكابل على طول الأنفاق أو الممرات، ويتم توصيل الهوائيات المترابطة بالكابل على فترات زمنية محددة على طوله. تم تصميم الهوائيات لتشع الإشارة الواردة عبر قوس 360 درجة إلى الهوائيات الأخرى الموجودة على نفس الكابل المحوري. والنتيجة الناتجة هي تغطية الأنفاق أو الممرات لتشكل خطوط اتصال مستمرة.
مشكلة الهوائيات التقليدية في الأنفاق
في النظام اللاسلكي التقليدي الذي يستخدم الهوائيات، تنتقل الإشارة عبر المساحة الحرة. ومع ذلك، فإن بيئة النفق بها الكثير من العوائق التي تؤدي إلى فقدان الطاقة عبر المسافة. كلما زادت العوائق في الأنفاق، زادت الخسارة. يمكن إضعاف تأثيرات التداخل بشكل أكبر من خلال الانعكاسات عبر جدران النفق وحجب الإشارة وإعادة توجيهها. يؤدي هذا إلى ضعف التغطية وتقييد القدرة، وتصبح الاتصالات صعبة، وقد يكون ذلك خطيرًا في أماكن مثل التعدين أو السلامة.
كيف تحل وحدة التغذية المتسربة المشكلة
يستخدم نظام التغذية المتسرب كابلًا مشعًا مستمرًا يغطي مساحة واسعة، مما يوفر تغطية الاتصالات حتى من خلال العوائق. تتم إزالة العزل الخاص بالموصل المركزي للكابل المحوري (وحدة التغذية)، مما يؤدي إلى كشف موصل التدريع الخارجي، ثم يتم قطع مجموعة موحدة من الفتحات الطولية في موصل التدريع الخارجي. عندما تمر الإشارات عبر وحدة التغذية، فإنها تشع للخارج عبر الفتحات الخارجية. يمكن بعد ذلك استقبال الإشارات المشعة بواسطة هوائيات متصلة بوحدة التغذية. ويعتبر هذا المبدأ بالغ الأهمية في المناطق التي لا تستطيع التغطية التقليدية الوصول إليها.
أنواع أنظمة التغذية المتسربة
هناك نوعان من أنظمة التغذية المتسربة المستخدمة بشكل شائع اليوم هما وحدات التغذية التناظرية والرقمية المتسربة.
مغذيات متسربة التناظرية
تستخدم أنظمة التغذية التناظرية المتسربة تعديل السعة. يعمل الكابل كهوائي خطي، حيث يستقبل الإشارة من جهاز الإرسال ثم يشعها بالتساوي عبر الكابل عبر قوس قدره 360 درجة. يعمل كل قسم من الكابل كعنصر مشع منفصل، حيث يتم تخفيف الإشارة مع المسافة المقطوعة. يتم دعم هذا التوهين من خلال مقاومة الإشارة للتغيرات في الطور والتردد بسبب خصائص النفق.
مغذيات متسربة الرقمية
تعمل وحدة التغذية الرقمية المتسربة بشكل مشابه لوحدة التغذية التناظرية المتسربة. ومع ذلك، فإن الإشارة المرسلة رقمية، مما يعني أنها تحتوي على سلسلة من 1s و0. تعالج وحدات التغذية الرقمية المتسربة بعض المشكلات الكامنة في الأنظمة التناظرية، حيث تنقل إشارات رقمية مصححة للأخطاء والتي يمكن استخدامها أيضًا لنقل البيانات.
فوائد المغذية المتسربة
تعتبر وحدات التغذية المتسربة وسيلة فعالة لحل مشاكل الاتصال في الأنفاق والعوائق. وله فوائد كثيرة، منها:
فعالة من حيث التكلفة
تعتبر أنظمة التغذية المتسربة فعالة من حيث التكلفة مقارنة بالتقنيات، مثل أنظمة الهوائي الموزع (DAS). وذلك لأنها تتطلب بنية تحتية أقل. يتطلب النظام فقط تركيب الكابل في المنطقة المراد تغطيتها، على عكس DAS، الذي يتطلب هوائيات متعددة وبنية تحتية مرتبطة بها.
متعدد الاستخدام
يمكن استخدام المغذيات المتسربة لأغراض مختلفة. ويرجع ذلك إلى قدرتها على حمل إشارات متعددة في وقت واحد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها للصوت والبيانات والواي فاي وقنوات الاتصال الأخرى، مما يجعلها متعددة الاستخدامات.
يحسن السلامة
تساعد المغذيات المتسربة على تحسين السلامة في البيئات الخطرة. في التعدين، حيث تكون الشبكات تحت الأرض عرضة للانهيارات والكوارث الأخرى، يساعد الاتصال المستمر عبر وحدات التغذية المتسربة على تحسين السلامة. فهو يضمن إمكانية تنسيق عمليات الإنقاذ بشكل أكثر فعالية، مما يقلل وقت الاستجابة ويسهل عملية الإنقاذ بشكل أسرع.
خاتمة
تعتبر وحدات التغذية المتسربة ضرورية لتوفير التغطية اللاسلكية في إعدادات مثل التعدين أو الأنفاق أو أي منطقة يتم فيها حظر إشارات الاتصال اللاسلكية. تعمل الأنظمة عن طريق إشعاع الإشارات من الكابل، وبالتالي القضاء على فقدان الطاقة الذي يأتي مع نشر الإشارات عبر العوائق. فهي فعالة من حيث التكلفة ومتعددة الاستخدامات لنقل إشارات متعددة في وقت واحد. يعد استخدام وحدات التغذية المتسربة أمرًا بالغ الأهمية لضمان السلامة وجعل الاتصال ممكنًا في البيئات الخطرة تحت الأرض أو المغلقة.
مراجع
1. تانغ، ب.، تشينغ، إل، ووو، إكس. (2014). نموذج هوائي تغذية متسرب جديد لاتصالات المناجم تحت الأرض. التقدم في أبحاث الكهرومغناطيسية م، 35، 57-64.
2. باو، ج.، روسي، إل.، وكالفو، د. (2017). وحدة التغذية المتسربة لاتصالات السكك الحديدية داخل النفق: تحليل مقارن. مجلة IEEE لإنترنت الأشياء، 4(5)، 1544-1552.
3. علي، ج.، الصلابي، جلالة، والشريف، جلالة (2016). نظرة عامة على نظام اتصالات وحدة التغذية المتسربة: التطبيقات ومزايا الصحة والسلامة. مجلة هندسة الإسكندرية، 55(3)، 2667-2673.
4. يانغ، سي، وبيل، م. (2018). إعادة النظر في الاتصالات تحت الأرض: التحديات والفرص للجيل القادم من أنظمة التغذية المتسربة مجلة IEEE للاتصالات، 56(5)، 72-79.