Блог

Разбиране на RF захранващите кабели: основни функции и видове

Какво са RF захранващите кабели и как работят в клетъчните мрежи?

РЧ кабелите пренасят тези радиочестотни сигнали напред и назад между важни части на клетъчните мрежи като антени и базови ленти. Повечето коаксиални конструкции имат четири основни части вътре в тях - започвайки с медна тел в центъра, след което увита в нещо, наречено диелектричен материал, който действа като изолация. Заобикаля се с метален щит, за да блокира нежеланите смущения, всичко е защитено от външен плик срещу физическо увреждане. Защитната част е много важна, защото спира електромагнитния шум да разваля нещата, докато диелектрикът помага да поддържа всичко гладко, като поддържа правилните електрически свойства. Когато говорим за 5G, тези кабели с ниска загуба стават абсолютно необходими, тъй като трябва да се справят с тези милиметрови вълни с свръхвисока честота, без да губят твърде много сила на сигнала по пътя.

Общи типове коаксиални кабели: RG vs LMR серия

Телекомуникационните оператори използват предимно два вида коаксиални кабели:

Серия	Загуба (dB/100 фута при 2 GHz)	Случай на употреба
RG	6.8–9.1	Кратки вътрешни връзки
LMR	2.2–3.7	Разположения на отворено с ниски загуби

LMR кабелите имат приблизително 23% по-ниски загуби на сигнала при високи честоти в сравнение със стандартните RG варианти, което ги прави по-подходящи за 5G макро обекти, изискващи дълги кабелни трасета над 100 фута.

Обяснение на импеданса: 50 Ohm срещу 75 Ohm в телекомуникационни приложения

Когато има несъответствие в импеданса в системата, сигналите се отразяват обратно, вместо да се предават правилно, което нарушава ефективността на мрежите. Повечето хора, работещи в телевизионното предаване, все още използват кабели с 75 ома, защото те работят добре за това приложение. Но когато става въпрос за мобилни кули и друга безжична инфраструктура, почти всички днес предпочитат кабели с 50 ома. Те издържат много по-голяма мощност в сравнение с 75-омовите си аналогови, понякога до 5 киловата, като губят по-малко сигнал по пътя. Според последен отраслев доклад от началото на 2024 година, около 9 от всеки 10 телекомуникационни компании инсталират 50-омови кабели между антените и своите отдалечени радиоустройства (RRU). Този предпочитания има смисъл, като се имат предвид изискванията на съвременните мобилни мрежи.

Минимизиране на затихването на сигнала: Дължина, дебелина на кабела и загуби поради честота

Как загубата на сигнал нараства с разстоянието и честотата

Докато сигналите се разпространяват на по-големи разстояния и работят на по-високи честоти, те естествено губят сила. Загубата обикновено е между 0,2 и 1,5 dB на всеки 100 фута кабел, макар че това вариира в зависимост от вида кабел и честотния диапазон, в който работи. Вземете например 900 MHz – обикновените коаксиални кабели показват загуба на сигнал от около 11 dB след само 100 фута, докато тези нови, скъпи кабели с ниски загуби намаляват тази стойност до около 8 dB. Положението се влошава при преминаване към по-високи честоти. Погледнете 5G, работещо на честоти от 3,5 GHz, в сравнение с по-старите 4G сигнали под 2 GHz – по-новата технология има почти 2,5 пъти по-големи загуби на сигнал. Всъщност има два различни начина, по които се проявяват тези загуби. Когато говорим за дължина на кабела, сигналът слабнее в пряка пропорция спрямо изминатото разстояние. Но честотата работи по друг начин – не става просто малко по-зле, а се влошава експоненциално при повишаване на честотата. Така че ако някой се опита да удвои дължината на кабела, ще удвои и загубата на сигнал. И забравете да увеличавате още повече дължината, без сериозни проблеми със сигнала.

Балансиране на диаметъра на кабела и затихването за оптимална производителност

Кабели с по-голям диаметър намаляват затихването, но увеличават твърдостта и разходите. Например, кабел с диаметър 0,5 инча намалява загубата на сигнал с 40% в сравнение с версия с 0,25 инча при 3 GHz. Въпреки това, по-дебелите кабели са по-трудни за прокарване в стеснени пространства. Операторите често оценяват компромисите, като използват следните критерии:

Диаметър (インчес)	Рейтинг за гъвкавост	Затихване при 3 GHz (dB/100ft)
0.25	Висок	6.8
0.5	Умерена	4.1
0.75	Ниско	2.9

Честотно-зависимите характеристики на загубите в лентите на 4G и 5G

Съвременната мрежова инфраструктура трябва да обработва сигнали в широк честотен спектър – от 600 MHz до 40 GHz. По-старата 4G LTE технология, работеща в диапазона от 700 до 2600 MHz, обикновено изпитва ослабване на сигнала от около 3 до 8 dB на всеки 100 фута при използване на обикновени кабелни инсталации. Положението става по-сложно при по-новите технологии. 5G средния диапазон при 3,5 GHz сблъсква значително по-големи загуби, понякога достигащи 12 dB на същото разстояние. А високочестотните милиметрови вълни в диапазона 24 до 40 GHz изискват специални ултра нископотерични кабели, за да се поддържа силата на сигнала над опасното ниво на падане от 15 dB. Тези различия имат голямо значение за вземането на решения при реални развертания.

Най-добри практики за намаляване на ослабването на сигнала в фидерните линии

1. Минимизиране на дължината на кабелите : Намаляването на дължината с 50 фута може да намали загубата на сигнал с 30–55%, в зависимост от честотата
2. Използвайте предварително свързани кабели : Фабрично завършени сглобки минимизират риска от пасивна интермодулация (PIM) по време на инсталиране на терен
3. Избягвайте рязко огъване : Запазете радиуса на огъване равен или по-голям от 10× диаметъра на кабела, за да се предотвратят нарушения на импеданса
4. Избирайте материали с ниски загуби : Ядрата с пяновиден диелектрик осигуряват с 18–22% по-добра производителност при високи честоти в сравнение с твърд полиетилен

Като съгласува спецификациите на кабела с разстоянието на разверзване, честотата и околните условия, операторите могат да намалят прекъсванията, свързани със затихване, с до 67%, като запазват С/Ш (съотношение сигнал/шум) над работните прагове.

Осигуряване на съвместимост по честота и лента за съвременните мрежи

Поддръжка на 4G LTE и 5G NR: Изисквания за честотен обхват

Съвременните комуникационни мрежи се нуждаят от фийдър кабели, които могат да обработват както честотните диапазони на 4G LTE от 700 до 2600 MHz, така и по-новите сигнали на 5G NR, достигащи до 7,125 GHz. Като се имат предвид различните части от спектъра, диапазонът Sub-6 GHz продължава да е от голямо значение за постигане на оптималния баланс между добра зона на покритие и достатъчна капацитет за данни. След това има и милиметровите вълни в диапазона от 24 до 47 GHz, които изискват специални кабели с почти нулеви загуби на сигнал, тъй като те работят най-добре на по-къси разстояния, но предлагат огромен потенциал за пропускателна способност. За мрежови оператори, които се опитват да следват променящите се изисквания, използването на кабели, поддържащи множество честотни ленти, е логично решение, тъй като им позволява да използват максимално наличните спектрални ресурси, докато инфраструктурата продължава да еволюира с времето.

Изисквания за широчина на лентата при телекомуникации с висока скорост на предаване на данни

каналите за 5G изискват честотни ленти от 100–400 MHz на носител, което значително надхвърля ограничението от 20 MHz при LTE. За да се запази вярността на сигнала, фидерните кабели трябва да осигуряват коефициент на стояща вълна (VSWR) под 1,5:1, намалявайки отраженията, които биха могли да наруши потоковата предаване на 4K видео и масовите данни от IoT.

Балансиране на поддръжката на старти мрежи с производителност, подходяща за бъдещето

Операторите трябва да запазят съвместимост със съществуващите услуги 3G и 4G, докато се подготвят за 5G-Advanced, който цели пикови скорости до 10 Gbps. Фазово-стабилни кабели с постоянни диелектрични свойства гарантират надеждна работа в среди със смесени честоти, като намаляват фазовите изкривявания в приложения с MIMO и насочено формиране на лъч.

Оценка на многолентови фидерни кабели за гъвкавост на мрежата

Кабелите за двойна и тройна лента могат да намалят разходите за инфраструктура с до 30% в преходните зони между селски и градски райони. Оптималните проекти осигуряват едновременна предавателна способност при 600 MHz (LTE) и 3,5 GHz (5G), като затихването не надвишава 0,3 dB/m при 40°C, което гарантира ефективна работа при реални топлинни натоварвания.

Поддържане цялостта на сигнала: PIM производителност и фактори при монтаж

Разбиране на пасивната интермодулация (PIM) в клетъчни системи

Пасивната интермодулация, или накратко PIM, възниква, когато тези нелинейни точки в пасивните компоненти започнат да създават досадни хармонични сигнали, които никой не желае. В последно време забелязваме, че този проблем става особено сериозен в мрежите за 5G. Преходът към по-високи честоти около 3,5 GHz всъщност влошава положението и причинява около 15 до 20 процента по-голямо изкривяване в сравнение с предишната 4G технология. Полевите инженери често се сблъскват с няколко типични виновника при отстраняване на PIM проблеми. Една от големите причини е корозирали конектори, както и разхлабени съединения, които никой не е обърнал внимание да затегне правилно след инсталиране. И нека не забравяме кабелните съединения, които просто не са добре съвместими помежду си. Всички тези малки проблеми създават смущения, които намаляват производителността на мрежата и с течение на времето намаляват общата ѝ капацитетност.

Как PIM влияе на мрежовата капацитетност и качеството на разговора

Проучвания, проведени на терен през 2023 г., показват, че когато възникне интермодулационна смущение (PIM), то може да намали пропускната способност на мрежата с до 40 процента при гъсто натоварени градски базови станции по време на пикови часове. Когато няколко оператора работят в тесни пространства, тези проблеми стават още по-сериозни, което води до прекъснати разговори и изключително бавни интернет връзки за потребителите. Мрежовите оператори, които работят с фидерни кабели, при които измерванията на PIM надвишават -140 dBc, обикновено отбелязват около 30% увеличение на сигналите за обслужване от клиенти, оплакващи се от лошо качество на звука при телефонни разговори и нестабилни връзки. Това не е просто абстрактен проблем за инженерите – той директно засяга потребителските преживявания в гъсто населени райони.

Избор и монтаж на фидерни кабели с ниско PIM за плътни среди

Фидерни кабели с ниско PIM, оборудвани със сребрени втулки, намаляват интермодулацията с 85% в сравнение със стандартни алуминиеви съединения. От съществено значение са следните практики при монтаж:

• Затегване, контролирано по въртящ момент (25–30 N·m за N-типа съединители)
• Избягване на огъвания по-малки от 10 пъти диаметъра на кабела
• Нанасяне на гел против окисляване върху крайните съединения на открито

При разположения на милиметрови вълни за 5G, кабели с клас PIM ≤ -155 dBc подобряват отношението сигнал към шум с 12 dB, удължавайки ефективния радиус на покритие с 18%. Редовно тестване на PIM на всеки 6–12 месеца помага за поддържане на съответствието със стандарта 3GPP TS 37.145 за контрол на интерференциите.

Околната устойчивост и дългосрочната надеждност на фидерните кабели

Предизвикателства при монтаж на открито: UV, влага и екстремни температури

Кабелите за захранване, монтирани на открито, трябва да издържат на всевъзможни сурови условия. Дълготрайното въздействие на ултравиолетовата светлина е голям проблем, често причинявайки разграждане на полиетиленовите обвивки с около 40 процента само за пет години. След това има екстремни температурни колебания от -40 градуса по Целзий до 85 градуса по Целзий, както и проливни дъждове, понякога надвишаващи 100 милиметра в час, които могат сериозно да повлияят на слабите уплътнения на кабелите. Когато тези кабели се поставят покрай крайбрежия, положението става още по-лошо, тъй като солената мъгла причинява корозия. Конекторите започват да излизат от строя по-бързо, а сигналите намаляват значително, ако не са правилно защитени от тази морска среда.

Основни функции за защита: устойчивост към UV, водозащита и термична стабилност

За да издържат на сурови условия, съвременните кабели за захранване включват:

• Устойчива към UV яка (тествана според UL 1581 MW 1100), запазваща ≥90% от якостта при опън след 3000 часа въздействие
• Тривластна водозащита съчетаване на суха ядрена технология с заварен алуминиев броньор, за да се предотврати проникването на влага
• Термично стабилни диелектрици поддържане на КСВН <1,3:1 в температурен диапазон от -55°C до +125°C

Тези характеристики гарантират постоянна електрическа производителност въпреки променящите се условия на околната среда.

Индустриални стандарти за издръжливи кабели за употреба навън

Съответствието с Telcordia GR-13-CORE гарантира минимален срок на служене от 20 години в изискващи външни среди. Задължителни сертификати включват:

Стандарт	Ключово изискване	Значение за кабелите
IEC 60754-1	Емисии на дим без халогени	Безопасни инсталации в тунели/подземни помещения
EN 50288-7-1	Устойчивост на UV/атмосферни влияния	Въздействие на директни слънчеви лъчи
ETSI EN 302 066	IP68 защита при потапяне	Мобилни базови станции в наводнени зони

Често задавани въпроси за RF фийдър кабели

За какво се използват RF фийдър кабелите?

RF фийдър кабелите се използват за предаване на радиочестотни сигнали между ключови компоненти като антени и базови уреди в мобилни мрежи.

Кои видове коаксиални кабели се използват често в телекомуникациите?

Телекомуникационните оператори използват предимно коаксиални кабели от тип RG и LMR, като LMR осигурява по-ниски загуби на сигнала при по-високи честоти.

Защо телекомуникационните компании предпочитат кабели от 50 ома?

кабелите от 50 ома се предпочитат, защото предават по-голяма мощност ефективно и с по-малки загуби на сигнала в сравнение с кабелите от 75 ома.

Как диаметърът на кабела влияе върху затихването на сигнала?

По-дебелите кабели намаляват затихването на сигнала, но увеличават твърдостта и разходите, което изисква внимателна оценка на компромисите.

Как може да се минимизира деградацията на сигнала в захранващите линии?

Деградацията на сигнала може да бъде минимизирана чрез намаляване на дължината на кабела, използване на предварително оконцовани кабели, избягване на рязко огъване и избор на материали с ниски загуби.

С какви околноклиматични предизвикателства се сблъскват външните захранващи кабели?

Външните захранващи кабели се сблъскват с предизвикателства като ултравиолетово облъчване, влага, екстремни температури и корозия в морски среди.