Směrové antény se svou silnou směrovostí a vlastnostmi s vysokým ziskem se ukázaly jako klíčová zařízení pro řešení problémů se ztrátou signálu v tunelech. Fungují prostřednictvím následujících specifických mechanismů:
1. Soustředěný přenos signálu k proražení překážek tunelu
Směrové antény koncentrují energii mikrovlnného signálu určitým směrem (spíše než aby se šířily všesměrově). Díky vysokému zisku (typicky přes 15 dBi) zlepšují pronikání signálu. U vchodů do tunelu mohou tyto antény přesně zaměřovat přenosové uzly uvnitř tunelu, zaostřovat a vysílat signály z pozemních základnových stanic do tunelu. To minimalizuje útlum signálu způsobený překážkami ve stěně tunelu během počátečního šíření. I když narazíte na těžké konstrukce, jako je beton a skály, zaostřené signály si zachovají dostatečnou sílu, aby sloužily jako spolehlivý zdroj signálu pro úseky hlubokých tunelů.
2. Pokrytí založené na relé pro odstranění zón mrtvých signálů
V dlouhých tunelech směrové antény spolupracují s přenosovými stanicemi a vytvářejí 'řetězec přenosu signálu'. Každá přenosová stanice je vybavena dvojicí směrových antén, které směřují na sousední přední a zadní přenosové uzly, což umožňuje přenos a zesílení směrového signálu. Například dopředná směrová anténa přijímá signály z vchodu do tunelu nebo protiproudové přenosové stanice. Po zpracování přenosovým zařízením zpětná směrová anténa přesně přenáší signály do navazujících přenosových stanic. To zajišťuje stabilní přenos signálu podél osy tunelu, zabraňuje ztrátám energie v důsledku difúze, a tím pokrývá mrtvé zóny, které tradiční všesměrové antény obtížně dosahují.
3. Zmírnění vícecestného rušení pro zvýšení stability signálu
Stěny tunelu, kolejnice a další konstrukce způsobují odrazy signálu, což vede k vícecestnému rušení. Charakteristika úzkého paprsku směrových antén (s typickou šířkou paprsku ≤30°) snižuje vstup odražených signálů z necílových směrů do přijímače, čímž se snižují rušivé dopady. Mezitím přesná kalibrace úhlu antény (s chybovou hranicí ±1°) zajišťuje, že přijímač zachycuje pouze signály z přímých nebo primárních odrazových cest, což zlepšuje úspěšnost demodulace signálu. Zejména v zatáčkách mohou směrové antény s nastavitelnými držáky přizpůsobit své úhly trajektorii tunelu a udržovat stabilní signálové spojení.
4. Přizpůsobení se složitým prostředím a zvýšení odolnosti
Směrové antény používané v tunelech se obvykle vyznačují konstrukcí s vysokou ochranou. Jejich skříně jsou vyrobeny z materiálů odolných proti korozi a nárazu (jako je nerezová ocel) a pyšní se krytím IP65 nebo vyšším, což jim umožňuje odolat vlhkosti, prachu a vibracím v tunelu. Jejich optimalizovaná struktura navíc umožňuje stabilní provoz v širokém teplotním rozsahu od -40 ℃ do 70 ℃, což zajišťuje, že konzistentně provádějí zaměření signálu a přenosové funkce v drsných podmínkách tunelu, čímž poskytují spolehlivou podporu pro komunikační spojení.
