Blog

Základní možnosti přizpůsobení koaxiálních kabelů RF v telekomunikační infrastruktuře

Přizpůsobení impedance, povlaku a pláště pro vnitřní, venkovní a podzemní síťová prostředí

Většina telekomunikačních operátorů používá pro své sítě 5G a velké vysílače standard impedance 50 ohmů, i když přecházejí na 75 ohmů při práci s vysílacími signály nebo přenosem videa přes optiku. To pomáhá snížit obtěžující odrazy signálu, které se stávají vážným problémem v přeplněných městských oblastech. Pokud jde o materiály povlaků, rozhodnutí jsou ve skutečnosti řízena docela logicky. Měď pokovená stříbrem vyniká u vnitřních rozložených anténních systémů a spojích fronthaul, protože výrazně snižuje ztrátu signálu. Venku však, kde je zařízení vystaveno nepříznivým povětrnostním podmínkám, dávají inženýři přednost konektorům z mosazi pokoveným niklem, jelikož mnohem lépe odolávají korozi. Stejně důležitý je materiál pláště v závislosti na umístění kabelů. U napěchovaných instalací UV stabilizovaný polyethylen zajistí dlouhodobý provoz i přes expozici slunci. A u kabelů pod zemí? Protipomítkové fluoropolymerové povlaky zásadně přispívají k ochraně před poškozením způsobeným hlodavci, kteří by si jinak pochutnávali na běžném plastu. Podle nedávných testů trvanlivosti z roku 2023 provedených v rámci různých infrastrukturních projektů tyto materiály zajišťují přibližně 15 let spolehlivého provozu i v náročných prostředích.

Nemagnetické, odolné proti korozi RF koaxiální kabely pro nasazení v náročných základnových stanicích

Pokud jsou umístěny v blízkosti citlivých anténních polí, nemagnetické nerezové konektory pomáhají předcházet magnetickému rušení elektroniky pro formování paprsku a současně snižují zkreslení signálu. Polní testy systémů 5G NR z minulého roku ukázaly zlepšení o přibližně 27 % v tomto ohledu. U obtížných lokalit na pobřeží nebo v těžkém průmyslu, kde musí makrobunky fungovat, působí trojvrstvá plášťová izolace zázraky proti environmentálním výzvám. Mezi tyto opatření patří například hliníková pásková armatura vinutá kolem kabelů a speciální hydrofobní gely uvnitř, které vylučují vodu. Tato ochranná opatření se opravdu vyplácí, pokud jde o spolehlivost. Poruchovost klesá o přibližně 40 %, i když teploty silně kolísají od mínus 40 stupňů Celsia až po 85 stupňů. To činí tyto komponenty naprosto klíčovými pro nasazení v extrémních podmínkách, jako jsou arktické oblasti, horké pouště nebo jakékoli místo v blízkosti mořské vody.

Komпромисy u dielektrických materiálů: PTFE vs. pěnové PE pro stabilitu frekvence a řízení ztrát u 5G mmWave

Na mmWave frekvencích nad 24 GHz určuje volba dielektrika jak fázovou stabilitu, tak vložené ztráty:

• Polytetrafluoretylén (PTFE) nabízí výjimečnou fázovou konzistenci (±0,5°), což je klíčové pro kalibraci massive MIMO a časově citlivé fronthaul, i když to zvyšuje náklady o ~35 %
• Pěnový polyethylen (PE) dosahuje nižších vložených ztrát (0,15 dB/m při 40 GHz), ale vykazuje větší tepelnou roztažnost – vyžaduje kompenzaci délky v prostředích s proměnlivou teplotou

Provozovatelé nasazují PTFE tam, kde je integrita signálu nepostradatelná (např. aktivní anténní rozhraní), a pěnové PE tam, kde postačuje cenová efektivita a mírná stabilita (např. skokové kabely v přístupové vrstvě). Optimalizované hybridní dielektriky nyní poskytují 99,7% konzistenci synchronizace časování u 5G NR bez prémiových nákladových sankcí.

Výkonné zisky z vlastních RF koaxiálních kabelů ve vysokofrekvenčních sítích

Snížení vložených ztrát a fázová konzistence v pásmech 600 MHz–40 GHz

Vlastní RF koaxiální kabely pomáhají minimalizovat ztrátu signálu v sítích 5G a mmWave díky pečlivě navrženým tvarům vodičů, lepším možnostem stínění a vylepšeným izolačním materiálům. Podle norem IEC 61196-1 z roku 2023 mohou tyto vylepšení snížit vložnou ztrátu přibližně o 0,3 dB na metr v kmitočtovém rozsahu mezi 24 až 40 GHz. To znamená, že provozovatelé sítí budou pravděpodobně v budoucnu potřebovat méně zesilovačů signálu nebo repeaterů, a to i při zachování kvality průběhu signálu. Co je ještě důležitější, tyto kabely udržují fázovou stabilitu v rámci asi půl stupně napříč různými frekvencemi a teplotami. Tento druh výkonu umožňuje koherentní MIMO operace i v případě obtížných odrazů signálu v hustě zastavěných městských oblastech, kde budovy odrážejí signály na všechny strany.

Přesná úprava délky podle specifikace pro optimalizaci zpoždění signálu v anténních systémech MIMO a beamforming

Při synchronizaci aktivních anténních systémů (AAS) a těchto pole s formováním svazku je velmi důležité mít délky kabelů přesné až na milimetr. Problém standardních kabelů spočívá v tom, že způsobují časové rozdíly přesahující 15 pikosekund, což může ve skutečnosti posunout svazek o přibližně 4,5 stupně při frekvenci 28 GHz. Proto se mnozí inženýři nyní obrací ke speciálním fázově sladěným kabelovým sestavám. Tyto specializované konfigurace odstraňují problémy s neshodou a umožňují správné kombinování signálů pro potřebné vysokoziskové mmWave spoje. Při pohledu na skutečné instalace vidí provozovatelé pokles ztrát spojení přibližně o 20–25 %, když používají tyto přednastavené masivní MIMO sestavy. U systémů s distribuovanými komponenty, jako jsou vzdálené rádiové hlavice (RRH), je velmi důležité udržovat propojovací kabely s konzistentní elektrickou délkou po celé sestavě. Tato konzistence pomáhá udržet předvídatelné úrovně latence, což je naprosto nezbytné pro splnění standardů CPRI/eCPRI a zajištění deterministického chování sítí za zátěže.

Shoda a spolehlivost: Splnění požadavků provozu 5G, LTE a AAS/RRH

Pokud jde o vyráběné RF koaxiální kabely, jsou navrženy tak, aby překonávaly základní požadavky, nikoli pouze splňovaly minimální standardy. Tyto kabely splňují důležité specifikace, jako je 3GPP Release 16 pro sítě 5G, norma IEEE 1595 pro ochranu proti bleskovým úderům a ETSI EN 301 489-1 týkající se elektromagnetické kompatibility. Reálné testování ukazuje, že kabely nesplňující tyto standardy mohou ve skutečnosti degradovat signál o přibližně 30 % více na mmWave frekvencích, což výrazně ovlivňuje kvalitu služby. Hlavním problémem kabelů špatné kvality jsou pasivní intermodulační (PIM) poruchy, které často vedou k výpadkům mobilních stanic. Proto kvalitní vyráběná řešení zahrnují materiály, které zůstávají stabilní v čase, odolávají korozi a udržují fázové odchylky v úzkých mezích (teplotní rozsah od -40 °C do 85 °C). Když výrobci testují tyto továrně sestavené kabely podle norem pro elektromagnetické rušení (EMI) i PIM, obvykle dosahují téměř dokonalé spolehlivosti s provozní dostupností 99,999 %. Navíc firmy ušetří přibližně 18 % nákladů na údržbu ve srovnání s používáním běžných sériově vyráběných kabelů, když ve venkovních podmínkách nevyhnutelně začnou vznikat problémy.

Strategické výhody vlastních RF koaxiálních kabelů pro telekomunikační operátory

Zrychlené nasazení a snížené riziko integrace díky předem ověřeným vlastním sestavám RF koaxiálních kabelů

Pokud jde o výrobu na míru, tyto sestavy jsou dodávány předem ověřené a již testované na stabilitu impedance, PIM výkon pod -165 dBc a konzistentní útlum v rozmezí +/- 0,5 dB v různých teplotních podmínkách. To znamená, že už není třeba trávit hodiny namáhavou kontrolou na místě. Testování provedené již ve výrobě zajistí, že tyto komponenty budou fungovat hned po instalaci s MIMO anténami, vzdálenými rádiovými hlavicemi a aktivními anténními systémy. Výsledky terénních testů ukazují, že se díky tomu mohou doby nasazení snížit přibližně o 40 %, což je při pohledu na skutečné nasazování sítí velmi působivé. Provozovatelé sítí ušetří peníze, protože nemusí řešit nákladné dodatečné opravy, opakovaně šplhat na stožáry nebo provádět kompletní překalibrace systémů, ke kterým bohužel často dochází u standardních kabelů postižených problémy s impedancí nebo teplotními vlivy. To, co bylo dříve pro integrátory bolestí hlavy, se nyní stalo nástrojem, který projekty skutečně urychluje a zlevňuje.

Často kladené otázky

Jaká je hlavní výhoda použití vlastních RF koaxiálních kabelů v telekomunikačních sítích?

Hlavní výhoda spočívá v jejich schopnosti snižovat ztrátu signálu, zvyšovat fázovou konzistenci a udržovat spolehlivost při různých frekvencích a provozních podmínkách, což je činí ideálními pro náročné telekomunikační aplikace.

Jak vlastní RF koaxiální kabely zlepšují výkon sítě ve vysokofrekvenčním prostředí?

Jsou navrženy tak, aby minimalizovaly ztrátu při vložení a zlepšily fázovou stabilitu, což je nezbytné pro koherentní MIMO operace a efektivní formování svazku (beamforming) ve vysokofrekvenčním prostředí, jako jsou sítě 5G a mmWave.

Proč je výběr dielektrika důležitý u RF koaxiálních kabelů?

Dielektrické materiály ovlivňují fázovou stabilitu a ztrátu při vložení. PTFE nabízí vynikající fázovou konzistenci, zatímco pěnové PE poskytuje nižší ztrátu při vložení; oba materiály jsou klíčové v závislosti na požadavcích aplikace.

Jak přispívají vlastní kabely ke zkrácení doby nasazení?

Předem ověřené a továrně testované vlastní kabely minimalizují potřebu úprav na místě, výrazně zkracují dobu nasazení a snižují riziko problémů při integraci.