Zaloguj się
Wszystkie
24 listopada 2025
49
Komunikacja podwodna omawiana we wcześniejszym artykule koncentrowała się głównie na okrętach podwodnych i innych podobnych jednostkach. Pod ziemią jest również miejsc, takich jak kopalnie, tunele i systemy jaskiń, w których ludzie mogą potrzebować komunikować się ze sobą lub z osobami pozostającymi na powierzchni.
Są też przypadki, takie jak lawiny, w których ludzie mogą zostać zasypani śniegiem, co stwarza podobne wyzwania. Nawet pozornie niezwiązana z tym łączność radiowa w kabinach samolotów oparta jest na tej samej technologii i rozwiązaniach.
Zaczniemy od opisania niektórych koncepcji stosowanych we wszystkich tych przypadkach.
Promieniujące linie zasilające (feedery)
Promieniujące linie zasilające, znane również jako „nieszczelne linie koncentryczne” lub „nieszczelne linie zasilające”, są ważne dla komunikacji pod ziemią lub w dowolnym zamkniętym obszarze osłoniętym przed nadajnikami radiowymi. Mogą być stosowane w jaskiniach, tunelach, kopalniach, parkingach, a nawet wewnątrz samolotów lub statków.
Promieniująca linia zasilająca (feeder) działa jak niedoskonały kabel koncentryczny, w którego oplocie ekranującym (zewnętrznym) wykonano szczeliny lub przerwy umożliwiające emisję promieniowania elektromagnetycznego. Jest to przeciwieństwo zwykłego kabla koncentrycznego, który został zaprojektowany tak, aby zatrzymywać lub blokować jak najwięcej promieniowania elektromagnetycznego.
Ponieważ siła sygnału jest tracona podczas przesyłania go linią promieniującą, konieczne jest stosowanie wzmacniany rozmieszczonych w regularnych odstępach, co około 350...500 m.
Promieniujące feedery stosuje się między innymi w tunelach drogowych, takich jak Sydney Harbour Tunnel, Lane Cove Tunnel, Burnley Tunnel, AirportlinkM7 czy Northbridge Tunnel. Dzięki nim można tam odbierać stacje radiowe i sygnał sieci komórkowych nawet w miejscach odległych od wlotów tunelu.
Komunikacja w tunelach drogowych i kolejowych
Sygnały radiowe nie docierają zbyt daleko w głąb tuneli. Sygnały AM mają długość fali od 175 m do 555 m, więc nie dotrą daleko w głąb tunelu, biorąc pod uwagę, że jego średnica będzie znacznie mniejsza niż długości fal.
Sygnały FM o długości fali od 2,8 m do 3,4 m mogą przemieszczać się przez wystarczająco szeroki tunel, ale aby sygnał mógł czysto wejść do tunelu, musiałby znajdować się na linii wzroku z wnętrza tunelu. Odbity sygnał z zewnątrz byłby znacznie słabszy. Bez promieniującego feedera sygnał radiowy zostałby w dużej mierze pochłonięty wskutek wielokrotnych odbić od ścian tunelu, chyba że tunel byłby idealnie prosty i miał bezpośredni „widok” na nadajnik.
Długości fal dla częstotliwości DAB mieszczą się w zakresie od 1,3 m do 1,6 m i zachowują się podobnie do sygnałów FM. Sygnały telefonii komórkowej mają jeszcze mniejsze długości fal, od 43 cm do milimetrów w przypadku 5G. Sygnał mógłby docierać w głąb tunelu, jeśli byłby on idealnie prosty i zachowana byłaby widoczność nadajnika.
Warunki te są rzadko spełnione, więc kontakt radiowy jest zwykle utrzymywany wewnątrz tunelu dzięki „retransmisji”. Retransmisja komercyjnych kanałów AM, FM i DAB zwiększa zadowolenie kierowców i zmniejsza rozproszenie uwagi, ponieważ nie przerywa ich ulubionego programu radiowego. Biorąc pod uwagę drogie opłaty, które płaci się za korzystanie z tych tuneli, jest to minimum, którego mogliby oczekiwać!
Takie systemy retransmisji zazwyczaj mają również funkcję zwaną „włamaniem audio”, dzięki której komunikaty alarmowe lub serwisowe mogą być nadawane we wszystkich retransmitowanych programach radiowych, niezależnie od kanału, na który dostrojone jest radio pojazdu. W nagłych wypadkach zwykle pojawiają się znaki z napisem „włącz radio” (lub podobnym), aby kierowcy mogli zostać poinformowani o najlepszym sposobie postępowania.
Retransmisja pasywna kontra aktywna
Sygnały radiowe mogą być retransmitowane pasywnie lub aktywnie. Retransmisja pasywna polega na podłączeniu anteny zewnętrznej do jednej lub wielu anten wewnętrznych w celu retransmisji sygnału w innym kierunku; w tym przypadku wzdłuż tunelu.
W przypadku fal o krótszej długości, takich jak FM lub DAB, stosuje się anteny Yagi rozmieszczone wzdłuż tunelu w określonych odstępach. W przypadku dłuższych fal może to być nieszczelny feeder.
Retransmisja pasywna jest odpowiednia tylko dla prostych tuneli w zasięgu wzroku do anteny (anten) retransmisyjnej. Jeżeli jest więcej niż jedna antena, wymagane są rozgałęźniki sygnału. Bez nich sygnał byłby nadmiernie osłabiony. Za pomocą rozgałęźników można go wzmocnić tak, jak robi się to w bloku mieszkalnym z jedną anteną i wieloma gniazdkami.
Częściej stosowane jest retransmitowanie aktywne. Odbiorniki odbierają i dekodują sygnały za pomocą anten na zewnątrz tunelu. Następnie podają zdekodowane sygnały (np. audio) przez elektronikę audio do wzmacniaczy i nadajników, które ponownie emitują je na oryginalnych częstotliwościach za pomocą anten w całym tunelu.
W zależności od jednostki (jednostek) retransmisji i konfiguracji, możliwe jest nadawanie AM i FM, DAB, przywoływanie VHF/UHF/800 MHz i dwukierunkowy dostęp radiowy w tunelu.
W przypadku telefonów komórkowych zwykle łatwiej jest zainstalować małe maszty komórkowe w tunelu połączone z siecią dosyłową, niż próbować zachować dwukierunkową komunikację między telefonami w tunelu a wieżami poza nim. Telefony są „przekazywane” między masztami wewnątrz i na zewnątrz tunelu, tak jak podczas przemieszczania się między standardowymi masztami.
Oprócz tuneli, takie systemy mogą być stosowane w innych podziemnych strukturach, takich jak parkingi, kopalnie i wewnątrz budynków, gdzie odbiór może być słaby z powodu metalowej folii na oknach lub z innych powodów.
Wi-Fi w tunelach
Wi-Fi można instalować w tunelach i innych przestrzeniach podziemnych. Najskuteczniejsze jest w tym przypadku użycie punktów dostępowych Wi-Fi ze specjalnie zaprojektowanymi antenami spiralnymi, które mają rozszerzoną charakterystykę promieniowania w kierunku tunelu, zamiast tradycyjnej charakterystyki dookolnej. Specjalnie skonstruowane punkty dostępowe do tego zastosowania są dostępne w firmie EION Inc.
Komunikacja w jaskini
W przypadku radia dostępnego w jaskiniach, sygnał radiowy jest transmitowany przez ziemię (Through-the-Earth, TtE) lub w bezpośrednim zasięgu wzroku (Line of Sight, LoS) z przekaźnikami lub wykorzystaniem wielu coraz słabszych odbić. Zwykłe radiotelefony mogą być używane w jaskiniach na krótkich dystansach w zasięgu wzroku, ale rzadko są odpowiednie, ponieważ w jaskiniach niezbyt często spotykamy długie i proste korytarze.
Radio może być również transmitowane i odbierane za pośrednictwem promieniujących feederów, ale oczywiście wiąże się to z prowadzeniem kabli w jaskiniach, podobnie jak w przypadku konwencjonalnej telefonii 1- lub dwuprzewodowej (z uziemionym obwodem powrotnym).
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
