無(wú)源中繼器在地下通信的應用

摘 要：介紹了在地下空間無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域所存在著(zhù)的無(wú)源中繼器通信技術(shù)以及研究其重要意義，分析了地鐵中所使用的漏泄電纜系統損耗中耦合損耗的特性； 重點(diǎn)用試驗數據和圖表介紹，在城市地鐵項目( 或地下隧道、礦井、地下指揮場(chǎng)所、人防工程等) 無(wú)線(xiàn)通信系統中，在一定條件下使用無(wú)源中繼器替代漏泄電纜實(shí)現地下空間場(chǎng)強覆蓋的可行性和帶來(lái)的經(jīng)濟效益。

　　0 引言

　　分析現在地鐵中使用的泄漏電纜系統損耗參數，發(fā)現漏泄電纜的系統損耗中耦合損耗占了大部分，而且它與傳輸距離無(wú)關(guān)。當傳輸距離一定長(cháng)后,雖然漏纜內部的信號電平還足夠強，但由于耦合損耗的存在，使得泄漏到空間的信號電平已經(jīng)降低到可用值以下，浪費了很多信號功率。一種理想的漏纜方案應該是隨離開(kāi)信號饋入端距離的增加，漏纜的耦合損耗相應變小，這樣就能充分利用信號電平,延伸漏纜的覆蓋距離。由于受制造工藝的限制，目前還難于作到這一點(diǎn)，為了達到一定的覆蓋范圍要求，必須插入有源中繼器把電平提升到一定的高度才能延長(cháng)覆蓋距離。

　　如果用一種新的輻射系統來(lái)代替泄漏電纜的耦合系統，這種輻射系統的輻射損耗要比泄漏電纜的耦合損耗小，那就可以在不使用有源中繼器的情況下覆蓋給定的要求，這個(gè)替代泄漏電纜耦合系統的輻射系統就是無(wú)源中繼器。

　　無(wú)源中繼器( Passive Repeater Site) ，采用多重分集接收及調相技術(shù)； 理論計算與實(shí)測數據證明: 在地下( 包括礦井、地鐵隧道等) 通信中，在一定條件下可以用無(wú)源中繼器替代漏泄電纜進(jìn)行弱場(chǎng)區場(chǎng)強覆蓋。

　　1 無(wú)源中繼器技術(shù)

　　在非行車(chē)狀態(tài)，延伸中繼覆蓋范圍不存在什么問(wèn)題，關(guān)鍵是要能在地鐵隧道處在行車(chē)狀態(tài)下延伸覆蓋范圍。因為隧道處于行車(chē)狀態(tài)，即堵車(chē)狀態(tài)時(shí),橫截面面積大大變小，這時(shí)傳輸損耗大大增加，無(wú)源中繼器基于電波在隧道中傳播特性及自身的多重分集接收及調相技術(shù)，充分利用堵車(chē)時(shí)的橫截面積，從而減少堵車(chē)時(shí)的傳輸損耗，實(shí)現對隧道無(wú)線(xiàn)場(chǎng)強的覆蓋。

　　1. 1 技術(shù)指標WZ- 1 無(wú)源中繼器主要技術(shù)指標

　?、俟ぷ黝l段：150/ 450/ 800/ 900/ 1800 MHz；

　?、诓考鬏敁p耗：小于2 dB；

　?、壅紝捪禂担翰淮笥?5 mm；

　?、苤亓浚翰淮笥? kg ( 平板激勵器重量與頻段有關(guān)，450 MHz 時(shí)為小于500 g) ；

　?、菔褂铆h(huán)境條件: 溫度：- 10~ + 60 ℃ ，濕度：90% ( + 20 ℃ ) 。

　　1. 2 工作流程

　　無(wú)源中繼器由分路合路器、移相器、平板激勵器等部件組成。它依據堵車(chē)時(shí)隧道中波導型波傳輸系數與隧道橫截面大小的關(guān)系，在隧道和機車(chē)上同時(shí)安裝無(wú)源中繼器，能有效利用隧道的有效空間。從而實(shí)現電波在地下空間中具有最小的傳輸損耗，達到在隧道中通信的目的。無(wú)源中繼器的工作流程如圖1 所示。

圖1 無(wú)源中繼器的工作流程圖

　　當通信設備發(fā)信機工作時(shí)，信號經(jīng)低損耗電纜A 送到分路合路器F，利用分路功能將信號分成3路，一路信號直接輸入平板激勵器P3； 另2 路信號通過(guò)移相器Y1、Y2 后分別輸入平板激勵器P4、P5；此時(shí)，由平板激勵器P3、P4、P5 在隧道的左右和上部空間激勵出電磁波，而這些波在這3 個(gè)空間各自沿著(zhù)自己的方向反射前進(jìn)； 完成對隧道空間的場(chǎng)強覆蓋。