Блог

RF коаксиални кабели за фидери: Ниски загуби за връзка на макро обекти

Защо 7/8" и 1-1/4" гофирани коаксиални кабели за фидери доминират при мощните макро развертвания на 4G/5G

За макро клетки с висока мощност, особено тези, които работят с 4G LTE и 5G NR на средни честоти около 3,5 GHz, кабелите с по-голям диаметър и гофриран коаксиален фидер са станали почти стандартна практика. При работа в този честотен диапазон, кабелите с диаметър 7/8 инча намаляват загубата на сигнал с около 40 процента в сравнение с обикновените половининчови варианти. При използване на версии с диаметър 1-1/4 инча загубите намаляват още с около една четвърт. Подобната производителност има голямо значение при предаване на сигнали на вертикални разстояния над 30 метра, което се случва често при оборудване, монтирано на високи кули. Медното екраниране на тези кабели блокира над 90 dB електромагнитни смущения, което осигурява добра работа дори в зони с интензивна безжична активност. Специалната гофрирана конструкция помага за отвеждане на топлината от непрекъснатите предавания над 100 вата, така че кабелът да не променя своите електрически свойства и да не влоши качеството на сигнала. Тези кабели показват последователно ниска загуба на сигнал под 3 dB на всеки 100 метра при 3,5 GHz, а също така са достатъчно здрави, за да издържат на груба употреба и да запазят своята 50-омова импеданс. Според индустриални доклади от 2023 година, приблизително три четвърти от цялата 5G макро инфраструктура по света разчита на този тип кабелни решения, сочат проучвания на Глобалната асоциация за мобилна инфраструктура.

Мед и диелектрик от пяна-PE: компромиси в затихването, PIM и топлинната стабилност при 3,5 GHz NR

Изборът на диелектричен материал принципно определя поведението на фидерния кабел при 3,5 GHz – основната честота за средната лента на 5G NR. Въпреки че както медните цели, така и диелектриците от пенополиетилен (пяна-PE) отговарят на изискванията по IEC 61196-1, експлоатационните им компромиси изискват обмислени системни решения:

Медните диелектрици осигуряват отлична атенюация на сигнала, което ги прави подходящи за дълги вертикални фидери. Въпреки това, има и недостатък, когато нивата на PIM наближават около -155 dBc, особено при механично напрежение или вибрации. Пяновите полиетиленови материали от друга страна могат да понижат PIM до приблизително -165 dBc благодарение на равномерните си интерфейси и намалената нелинейност на границите. Но тези материали по-бързо абсорбират влага във влажни среди и имат тенденцията да променят диелектричната си константа, когато температурите надвишат 65 градуса по Целзий, което влияе на фазовата стабилност, особено във външни кутии, изложени на термични колебания. При избора между опциите инженерите трябва да вземат предвид конкретните условия на обекта. Медта е най-подходяща за високи кули с удължени кабелни дължини и значителни температурни колебания. Пяната PE става предпочитаният избор за по-къси инсталации, чувствителни към вибрации, особено в мултичестотни системи, където постигането на изключително ниски нива на PIM е абсолютно задължително за правилното функциониране.

PIM-критично проектиране: Осигуряване на цялостността на сигнала в многолентови системи за фидерни кабели 4G/5G

Спазване на прага от -165 dBc PIM: Най-добри практики за материали, съединители и монтаж

Задържането на нивата на пасивна интермодулация (PIM) под -165 dBc е от голямо значение за постигане на добра спектрална ефективност в мултичестотните 4G/5G мрежи. Ако PIM надвиши тази стойност, капацитетът на мрежата намалява с около 20% в зони с голяма концентрация на потребители, тъй като трети хармонични сигнали започват да пречат на приемните честотни диапазони. Най-добрите фидерни системи решават този проблем чрез три основни подхода. Първо, използват се проводници от безкислородна мед, които намаляват нелинейните токови явления. След това се прилагат компресионни свързващи елементи вместо оловни, тъй като малките празнини между оловните връзки сериозно влошават PIM производителността, като по този начин се постига предимство от около 30 dBc в повечето случаи. И накрая, правилният контрол на моментния натиск при монтажа в рамките на ±10% спрямо зададената стойност помага да се предотврати деформацията вследствие на механично напрежение в точките на свързване. Според спецификациите на 3GPP TR 38.811 за RF компоненти, инженерите трябва да обръщат внимание и на такива фактори като спираловидни бразди и еднородни диелектрични материали. Тези аспекти правят голяма разлика за запазване на добри PIM характеристики, дори когато температурата се променя или едновременно са активни множество честотни диапазони.

Реални режими на отказ в PIM: корозия, вариации в момента на завъртане и деформация, предизвикана от микронеплътности

Полевите тестове разкриха три основни причини за PIM повреди в активни фидерни системи при различни внедрявания. Най-големият проблем идва от атмосферна корозия, особено когато хлоридите предизвикват окисление в точките на свързване. Това създава нелинейни преходи, които могат да увеличат нивата на сигнални изкривявания с до 15 dBc в райони близо до крайбрежия или индустриални зони. Друг често срещан проблем е неправилният монтажен момент, довеждащ до непостоянно контактно съпротивление. Когато това се случи, наблюдаваме ВЧ изтичане и намалена скорост на предаване на данни, което често съвпада със странни показатели за производителност на мрежата. Вероятно най-сложната задача включва микроскопични зазори (по-малки от 0,1 mm) между проводници и изолационни материали или между щифтове на съединители и техните гнезда. Тези малки пространства действат като нежелани диоди при излагане на силни ВЧ сигнали, създавайки разпространена интермодулационна интерференция. Данни от последното проучване на Ериксон за полева надеждност показват, че тези три проблема общо са отговорни за повече от 20% от загубите на капацитет, свързани с PIM, в градски клетъчни кули. За борба с тези проблеми операторите обикновено прилагат азотно налягане за външни съединители, използват лазерно структуриране на повърхностите за по-добър контакт и вграждат автоматични контролери за момент по време на първоначалните процедури за настройка.

Алтернативи за фиброоптични захранващи кабели за високоплътни и устойчиви на бъдещето развертвания

Гъвкави фиброоптични захранващи кабели за вътрешни микро базови станции и компактни градски обекти

Вътрешните микро базови станции, системите DAS и тези компактни градски малки клетки всички се сблъскват с предизвикателства, свързани с ограничено пространство и производителност на сигнала. Точно тук идват на помощ гъвкавите фиброоптични (BIF) захранващи кабели, които решават много от тези проблеми, характерни за традиционните коаксиални решения. Технологията BIF всъщност намалява минималния радиус на огъване до около 5 мм, което е приблизително с 70% по-добре в сравнение с обикновеното едномодово влакно. Това прави голяма разлика при инсталирането на оборудване в стеснени пространства като асансьорни шахти, прокарване на кабели зад стени или дори при преминаване през натоварени офис среди, пълни с мебели. И най-хубавото? Загубите на сигнала остават добре под критичната граница от 0,1 dB по време на цялото това маневриране.

Ключовите предимства включват:

• Оптимизация на пространството : 250-µm BIF ядра осигуряват 40% по-малки диаметри на кабелите в сравнение със стандартните решения — от решаващо значение за модернизация на сгради със стара инфраструктура
• Надеждност : Запазва затихване <0,5 dB/км след повече от 100 цикъла на рязко огъване, съгласно изпитвателните протоколи ITU-T G.657.A1
• Съответствие с правилата за безопасност : Обвивка с ниско димообразуване и без халогени (LSZH) отговаря на стандарти за пожарна безопасност IEC 61034 и UL 1666 за вътрешна употреба

Кабелите за фидер BIF работят с вълново-дължинно мултиплексиране (WDM) до 1625 nm, което означава, че ще бъдат напълно съвместими с бъдещите системи за предаване на сигнали при 5G-Advanced и дори 6G. Кабелите са изработени така, че да устояват на натискови сили, значително надвишаващи 400 N/cm, според стандарта IEC 60794-1-2 E3 – тестовете показват отлично представяне в гъсто населени градски райони с интензивно пешеходно движение. Тези кабели не образуват микротръпвания при огъване, които често водят до повреди, поради което техниците трябва да извършват ремонтни дейности около 35% по-рядко в сравнение с други решения. Освен това те се свързват лесно и без затруднения към смесените медни и влакнесто-оптични инсталации, които вече са разположени в много предприятия и градове.

Често задавани въпроси

Какви са основните предимства при използването на коаксиални фидерни кабели 7/8" и 1-1/4" при развертване на 4G/5G мрежи?

Основните предимства включват намаляване на загубата на сигнал с 40% или повече, отлична екранировка срещу електромагнитни смущения и способността да поема топлинен товар от непрекъснати предавания над 100 вата.

Какво е разликата между диелектриците от масивна мед и пенополиетилен в отношение на производителността?

Диелектриците от масивна мед осигуряват отлична атенюация на сигнала, но могат да имат по-високи нива на PIM при механично напрежение. Диелектриците от пенополиетилен предлагат по-нисък PIM, но могат да имат проблеми, свързани с температурата и влагата.

Какви са причините за PIM повреди в фидерните системи?

PIM повредите често се дължат на атмосферна корозия, неправилно монтажно усилие и деформации, индуцирани от микронеспълни зазори. Това води до увеличена сигнална деформация и намалена мрежова капацитет.

Защо някой би избрал влакна с висока устойчивост на огъване вместо традиционни коаксиални кабели?

Влакната с висока устойчивост на огъване предлагат подобрена гъвкавост за тесни пространства, запазват ниските загуби на сигнал и отговарят на стандарти за пожарна безопасност, което ги прави особено подходящи за вътрешни инсталации.