Blog

RF koaxiální napájecí kabely: nízké ztráty pro připojení makro lokalit

Proč dominují 7/8“ a 1-1/4“ drátěné koaxiální napájecí kabely nasazení výkonných makro buněk 4G/5G

U vysokovýkoných makrobuněk, zejména u těch, které pracují s technologiemi 4G LTE a 5G NR na středních pásmech kolem 3,5 GHz, se kabely velkého průměru s drážkovaným koaxiálním napájením staly prakticky standardem. V tomto konkrétním frekvenčním pásmu snižují kabely o průměru 7/8 palce ztráty signálu přibližně o 40 procent ve srovnání s běžnými verzemi o průměru poloviny palce. Použijete-li verze o průměru 1-1/4 palce, ztráty dále klesají o dalších asi 25 procent. Tento výkon je velmi důležitý při přenosu signálu na větší vertikální vzdálenosti nad 30 metrů, což je běžné u zařízení umístěných na stožárech. Měděný stínící plášť těchto kabelů odstíní více než 90 dB elektromagnetické interference, čímž zajistí spolehlivý provoz i v prostředí s intenzivní bezdrátovou aktivitou. Zvláštní drážkovaná konstrukce pomáhá odvádět teplo generované nepřetržitým vysíláním nad 100 wattů, takže kabel nemění své elektrické vlastnosti a negativně neovlivňuje kvalitu signálu. Tyto kabely vykazují stále nízké útlumy signálu pod 3 dB na 100 metrů při frekvenci 3,5 GHz a zároveň jsou dostatečně odolné, aby odolaly hrubé manipulaci a zachovaly impedanci 50 ohmů. Podle průmyslových zpráv z roku 2023 přibližně tři čtvrtiny veškeré 5G makroinfrastruktury na světě využívají tento typ kabelového řešení, jak vyplývá z průzkumů provedených Asociací globální mobilní infrastruktury.

Měď vs. dielektrikum z pěnového PE: kompromisy v útlumu, PIM a tepelné stabilitě na 3,5 GHz NR

Volba dielektrického materiálu zásadně ovlivňuje chování napájecího kabelu na 3,5 GHz – klíčovém pásmu pro kapacitu 5G NR středního pásma. Ačkoli oba typy dielektrika, plná měď i pěnový polyethylen (pěnový PE), splňují specifikace IEC 61196-1, jejich provozní kompromisy vyžadují uvážená rozhodnutí na úrovni systému:

Měděné dielektrikum poskytuje vynikající útlum signálu, což je činí ideálními pro dlouhé vertikální napájecí vedení. Nicméně existuje nevýhoda, pokud jde o úrovně PIM blížící se kolem -155 dBc, zejména za mechanického namáhání nebo vibrací. Pěnové materiály PE na druhou stranu mohou snížit PIM na přibližně -165 dBc díky svým homogenním rozhraním a snížené nelinearitě na rozhraních. Tyto materiály však mají tendenci rychleji absorbovat vlhkost ve vlhkém prostředí a při teplotách nad 65 stupňů Celsia vykazují změny dielektrické konstanty, což ovlivňuje stabilitu fáze, zejména v venkovních skříních vystavených tepelným výkyvům. Při rozhodování mezi jednotlivými možnostmi musí inženýři zohlednit konkrétní podmínky na místě. Měď je nejvhodnější pro instalace na vysokých věžích s delšími kabelovými délkami a výraznými teplotními výkyvy. Pěnové PE se stává preferovanou volbou pro kratší instalace citlivé na vibrace, zejména v multibandových systémech, kde je dosažení extrémně nízkých úrovní PIM naprosto nezbytné pro správný provoz.

PIM-Kritický návrh: Zajištění integrity signálu v multi-pásmových systémech přívodních kabelů 4G/5G

Splnění prahu -165 dBc PIM: Osvědčené postupy v oblasti materiálů, konektorů a montáže

Udržování úrovně pasivní intermodulace (PIM) pod -165 dBc je velmi důležité pro dosažení dobré spektrální účinnosti v těchto vícepásmových sítích 4G/5G. Pokud PIM překročí tuto hranici, kapacita sítě klesne přibližně o 20 % v oblastech s vysokou hustotou uživatelů, protože rušivé signály intermodulace třetího řádu začnou ovlivňovat přijímací pásma. Nejlepší napájecí systémy tento problém řeší třemi hlavními způsoby. Zaprvé používají vodiče z bezezkrakové mědi, které snižují problémy s nelineárními proudy. Dále se uplatňují kompresní konektory namísto pájených, protože malé mezery mezi pájenými spoji mohou výrazně negativně ovlivnit výkon PIM, přičemž kompresní konektory ve většině případů poskytují zlepšení až o 30 dBc. A nakonec správná kontrola točivého momentu při montáži v toleranci ±10 % od stanovené hodnoty pomáhá předcházet deformacím způsobeným mechanickým namáháním v místech připojení. S ohledem na specifikace 3GPP TR 38.811 pro RF komponenty musí inženýři dále dbát i na takové faktory jako spirálové drážkování a homogenní dielektrické materiály. Právě tyto parametry jsou rozhodující pro zachování dobrých vlastností PIM i při kolísání teplot nebo současném provozu na více frekvenčních pásmech.

Reálné režimy poruch PIM: koroze, rozdíl točivého momentu a deformace způsobená mikroštěrbinou

Terénní testy odhalily tři hlavní příčiny výpadků PIM v aktivních napájecích systémech různých nasazení. Největším problémem je atmosférická koroze, zejména když chloridy způsobují oxidaci v místech spojení. To vytváří nelineární spoje, které mohou zvýšit úroveň signálového zkreslení až o 15 dBc v oblastech blízko pobřeží nebo průmyslových areálů. Dalším běžným problémem je nesprávný utahovací moment při instalaci, který vede ke střídavému kontaktovému odporu. Když k tomu dojde, pozorujeme RF únik a sníženou datovou propustnost, což často odpovídá zvláštním metrikám síťového výkonu. Možná nejsložitější problém zahrnuje drobné mezery (menší než 0,1 mm) mezi vodiči a izolačními materiály, nebo mezi konektorovými piney a jejich zásuvkami. Tyto malé prostory působí jako nežádoucí diody, když jsou vystaveny silným RF signálům, a způsobují tak rozsáhlé interferenční modulace. Data z nejnovější studie společnosti Ericsson o provozní spolehlivosti ukazují, že tyto tři problémy dohromady způsobují více než 20 % ztrát kapacity souvisejících s PIM ve městských mobilních vysílačích. Pro boj s těmito problémy operátoři obvykle používají dusíkovou tlakovou ochranu pro venkovní konektory, laserové texturování stykových ploch pro lepší kontakt a automatické kontroly utahovacího momentu během počátečního nastavení.

Alternativy optických rozváděcích kabelů pro vysokohustotní a budoucností odolné nasazení

Ohebné odolné optické rozváděcí kabely pro mikrobazové stanice uvnitř budov a kompaktní městské lokality

Mikrobazové stanice uvnitř budov, systémy DAS a kompaktní malé buňky ve městech čelí problémům způsobeným omezeným prostorem a výkonem signálu. Zde přicházejí vhod ohebné odolné optické (BIF) rozváděcí kabely, které řeší mnoho problémů tradičních koaxiálních řešení. Technologie BIF skutečně snižuje minimální ohybový poloměr na přibližně 5 mm, což je asi o 70 % lepší než u běžných jednovláknových kabelů. To znamená výrazný rozdíl při instalaci zařízení v těsných prostorech, jako jsou šachty výtahů, vedení kabelů za stěnami nebo dokonce v prostředích rušných kanceláří plných nábytku. A nejlepší na tom je, že ztráty signálu zůstávají po celou dobu tohoto manévrování dobře pod kritickou hranicí 0,1 dB.

Hlavní výhody zahrnují:

• Optimalizace prostoru : Jádra BIF s průměrem 250 µm umožňují o 40 % menší průměr kabelu ve srovnání se standardními konstrukcemi – klíčové pro rekonstrukci stávajících budov
• Spolehlivost : Udržuje útlum <0,5 dB/km po více než 100 cyklech těsného ohýbání dle zkušebních protokolů ITU-T G.657.A1
• Dodržování bezpečnostních předpisů : Plášť s nízkým výskytem kouře a bez halogenů (LSZH) splňuje normy IEC 61034 a UL 1666 pro požární bezpečnost uvnitř objektů

Kabely BIF pro napájení fungují s multiplexací vlnových délek (WDM) až do 1625 nm, což znamená, že budou perfektně kompatibilní s nadcházejícími systémy 5G-Advanced a dokonce i 6G fronthaul. Kabely jsou vyrobeny tak, aby odolávaly tlakovým silám daleko přesahujícím 400 N/cm podle norem IEC 60794-1-2 E3 – testy ukazují, že se tato vlastnost velmi osvědčuje v rušných městských oblastech s intenzivní chodců. Tyto kabely netrpí vznikem drobných trhlinek při ohýbání, které často způsobují problémy, a technici je proto musí opravovat přibližně o 35 % méně často než u jiných řešení. Navíc se snadno a bez obtíží připojují k již instalovaným smíšeným systémům měděných a optických kabelů, které používají mnohé firmy a města.

Nejčastější dotazy

Jaké jsou hlavní výhody použití koaxiálních napájecích kabelů 7/8" a 1-1/4" při nasazení 4G/5G?

Hlavní výhody zahrnují snížení ztráty signálu o 40 % nebo více, vynikající odstínění elektromagnetické interference a schopnost odvádět teplo generované nepřetržitým přenosem nad 100 wattů.

V čem se liší dielektrika z masivní mědi a pěnového PE z hlediska výkonu?

Dielektrika z masivní mědi poskytují vynikající útlum signálu, ale mohou vykazovat vyšší úroveň PIM pod mechanickým zatížením. Dielektrika z pěnového PE nabízejí nižší PIM, ale mohou mít problémy související s teplotou a vlhkostí.

Co způsobuje poruchy PIM ve vedení?

Poruchy PIM jsou často způsobeny atmosférickou koroze, nesprávným utahovacím momentem při instalaci a deformacemi způsobenými mikrozázory. Ty vedou ke zvýšenému zkreslení signálu a snížení kapacity sítě.

Proč by někdo mohl zvolit ohebné optické kabely namísto tradičních koaxiálních kabelů?

Ohebné optické kabely nabízejí lepší pružnost pro těsné prostory, udržují nízké ztráty signálu a splňují požadavky požární bezpečnosti, což je činí velmi vhodnými pro vnitřní rozvody.