Blog

RF koaksiale fødekabler: Lavtablsydelse til forbindelser på makrostationer

Hvorfor 7/8” og 1-1/4” korrugerede koaksiale fødekabler dominerer højtydende 4G/5G makroinstallationer

For makrocellesider med høj effekt, især dem der arbejder med 4G LTE og 5G NR ved midt-båndfrekvenser omkring 3,5 GHz, er koaksiale fødekabler med større diameter blevet standardpraksis. Når man arbejder inden for dette frekvensområde, reducerer 7/8 tommer kabler signaltabet med cirka 40 procent i forhold til almindelige halvtommers løsninger. Ved at gå op til 1-1/4 tommer versioner falder tabet yderligere med omkring en fjerdedel. Denne ydelse er særlig vigtig, når signaler transmitteres lodret over afstande på mere end 30 meter, hvilket ofte sker ved udstyr monteret på tårne. Kabellets kobberafskærmning blokerer over 90 dB elektromagnetisk støj, hvorved det fungerer godt selv i omgivelser med meget anden trådløs aktivitet. Den specielle korrugerede konstruktion hjælper med at håndtere varmeopbygning fra kontinuerlige transmissioner over 100 watt, så kablets elektriske egenskaber ikke ændres og forringer signalkvaliteten. Disse kabler viser konsekvent lavt signaltab under 3 dB per 100 meter ved 3,5 GHz, og er samtidig robuste nok til at klare grov behandling og bevare deres 50 ohm impedans. Ifølge brancheopgørelser fra 2023 anvender cirka tre fjerdedele af al 5G makroinfrastruktur verden over denne type kabelbeslutning, viser undersøgelser foretaget af Global Mobile Infrastructure Association.

Kobber mod skum-PE dielektrikum: Afvejning af dæmpning, PIM og termisk stabilitet ved 3,5 GHz NR

Valg af dielektrisk materiale præger fundamentalt kablegenskaberne for fødekabler ved 3,5 GHz – den primære båndbredde for 5G NR i midbåndet. Selvom både solidt kobber og skum-polyethylen (skum-PE) dielektrika opfylder IEC 61196-1-specifikationer, kræver deres driftsmæssige afvejninger bevidste beslutninger på systemniveau:

Kobber dielektrika giver fremragende signaldæmpning, hvilket gør dem ideelle til lange vertikale fødeledninger. Der er dog en ulempe, når det gælder PIM-niveauer tæt på -155 dBc, især når de udsættes for mekanisk spænding eller vibrationer. Skum-PE-materialer derimod kan reducere PIM til ca. -165 dBc takket være deres ensartede grænseflader og reduceret ikke-linearitet ved grænsefladerne. Disse materialer har dog en tendens til hurtigere at optage fugt i fugtige miljøer og viser ofte ændringer i dielektriske konstanter, når temperaturen overstiger 65 grader Celsius, hvilket påvirker fases tabiliteten især i udendørs kabinetter, der oplever termiske variationer. Når man skal vælge mellem alternativerne, skal ingeniører overveje de specifikke lokalbetingelser. Kobber fungerer bedst ved installationer på høje tårne med lange kabellængder og betydelige temperatursvingninger. Skum-PE bliver den foretrukne løsning til kortere installationer, som er følsomme over for vibrationer, især i multibåndssystemer, hvor opnåelse af ekstremt lave PIM-niveauer er absolut nødvendigt for korrekt drift.

PIM-kritisk design: Sikring af signaltæthed i multibånd 4G/5G-tilslutningskabelsystemer

Opfyldelse af -165 dBc PIM-tærsklen: Bedste praksis for materiale, stik og samling

Det betyder meget at holde passive intermodulationsniveauer (PIM) under -165 dBc, når det gælder om at opnå god spektraleffektivitet i fler-båndede 4G/5G-netværk. Hvis PIM overstiger dette niveau, falder netværkskapaciteten med cirka 20 % i områder med mange brugere, fordi irriterende tredjeordens intermodulationssignaler begynder at påvirke modtagebåndene. De bedste fødersystemer løser dette problem ved at anvende tre hovedtilgange. For det første anvendes ledere af syrefrit kobber, som reducerer ikke-lineære strømproblemer. Derudover benyttes kompressionsforbindelser i stedet for loddede, da de små mellemrum mellem loddeforbindelser kan skade PIM-ydeevnen markant – typisk med en forbedring på omkring 30 dBc. Endelig hjælper korrekt momentkontrol under montering inden for ±10 % af det specificerede med til at forhindre forvrængning forårsaget af mekanisk spænding ved forbindelsespunkterne. I overensstemmelse med 3GPP TR 38.811-specifikationerne for RF-komponenter skal ingeniører også være opmærksomme på for eksempel spiralformet riller og ensartede dielektriske materialer. Disse faktorer gør en stor forskel for at bevare god PIM-ydeevne, selv når temperaturen svinger eller flere frekvensbånd er aktive samtidigt.

Reelle PIM-fejlmåder: Korrosion, drejmomentvariation og mikrogap-induceret deformation

Feltundersøgelser har fundet tre hovedårsager til PIM-fejl i aktive fødesystemer over forskellige installationer. Det største problem skyldes atmosfærisk korrosion, især når chlorider forårsager oxidation ved tilslutningspunkter. Dette skaber ikke-lineære forbindelser, der kan forøge signaldistortionsniveauer med op til 15 dBc i områder tæt på kyster eller industriområder. Et andet almindeligt problem er ukorrekt monteringstørkve, hvilket fører til uensartet kontaktmodstand. Når dette sker, ser vi RF-lækage og nedsat datagennemstrømning, hvilket ofte svarer til underlige netværksydelesesmålinger. Måske det mest udfordrende problem omfatter mikroskopiske sprækker (under 0,1 mm) mellem ledere og isoleringsmaterialer eller mellem stikforbindelsespiner og deres sokler. Disse små rum virker som uønskede dioder, når de udsættes for stærke RF-signaler, og skaber dermed udbredt intermodulationsstøj. Data fra Ericssons seneste feltundersøgelse af driftssikkerhed viser, at disse tre problemer tilsammen står for mere end 20 % af kapacitetsbortfald relateret til PIM i bybaserede cellulære tårne. For at bekæmpe disse problemer implementerer operatører typisk kvælstoftrykbehandling af udendørsstik, bruger lasertexturering på sammenføjningsflader for bedre kontakt og integrerer automatiske drejmomentkontrollere under de indledende installationsprocedurer.

Alternativer til fiberkabeltilførsler til højt tæthed og fremtidssikrede installationer

Bøjningsinsensitive fibertilførselskabler til indendørs mikrobasesationer og kompakte urbanske lokaliteter

Indendørs mikrobasesstationer, DAS-systemer og disse kompakte urbanske småceller står alle over for udfordringer med hensyn til pladsbegrænsninger og signalydelse. Det er her, bøjningsinsensitive fiber (BIF) tilførselskabler kommer ind i billedet og løser mange af de problemer, som traditionelle koaksialløsninger har. BIF-teknologien reducerer faktisk den minimale bukkevending til ca. 5 mm, hvilket er omkring 70 % bedre end det, vi ser med almindelig enkeltmodefiber. Dette gør stor forskel ved installation af udstyr på trange pladser såsom elevatorskakter, kabelføring bag vægge eller endda i travle kontormiljøer fyldt med møbler. Og det bedste? Signalfor tab forbliver godt under den kritiske grænse på 0,1 dB under hele denne manøvrering.

Nøglefordeler inkluderer:

• Pladsoptimering : 250-µm BIF-kerner muliggør 40 % mindre kabeldiametre i forhold til standarddesigns – afgørende ved opgradering af ældre bygninger
• Pålidelighed : Bevarer <0,5 dB/km dæmpning efter over 100 cyklusser med stram bøjning, i henhold til ITU-T G.657.A1 testprotokoller
• Sikkerhedsmæssig overholdelse : Lavrøg nul-halogent (LSZH) yderbelægning opfylder IEC 61034 og UL 1666 brandssikkerhedsstandarder til indendørs brug

BIF-fødekabler fungerer med bølgelængdedemultiplex (WDM) helt op til 1625 nm, hvilket betyder, at de passer perfekt til kommende 5G-Advanced og endda 6G fronthaul-systemer i fremtiden. Kablerne er bygget til at modstå kraftige knusningskræfter langt over 400 N/cm ifølge IEC 60794-1-2 E3-standarder; test viser, at dette fungerer fremragende i travle byområder med stor fodtrafik. Disse kabler udvikler ikke de små revner ved bukning, som ofte forårsager problemer, så teknikere skal ude og reparere cirka 35 % mindre hyppigt sammenlignet med andre løsninger. Desuden kan de nemt tilsluttes de blandede kobber- og fibernetværk, som mange virksomheder og byer allerede har installeret.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er de primære fordele ved at bruge 7/8" og 1-1/4" koaksiale fødekabler i 4G/5G-deployment?

De primære fordele inkluderer op til 40 % eller mere reduceret signalsvind, fremragende afskærmning mod elektromagnetisk interferens og evnen til at håndtere varmeopbygning fra kontinuerlige transmissioner over 100 watt.

Hvordan adskiller solid kobber og skum-PE dielektrika sig i forhold til ydelse?

Solid kobber dielektrika giver fremragende signaldæmpning, men kan opleve højere PIM-niveauer ved mekanisk påvirkning. Skum-PE dielektrika tilbyder lavere PIM, men kan have problemer relateret til temperatur og fugt.

Hvad forårsager PIM-fejl i fødersystemer?

PIM-fejl skyldes ofte atmosfærisk korrosion, ukorrekt monteringstørque og mikroafstandsbetingede forvrængninger. Dette resulterer i øget signaldistortion og nedsat netværkskapacitet.

Hvorfor kunne man vælge bøjningsinsensitive fibercabler frem for traditionelle koaksialkabler?

Bøjningsinsensitive fibercabler tilbyder forbedret fleksibilitet til trange rum, bevarer lave signalsvind og overholder brandssikkerhedsstandarder, hvilket gør dem meget velegnede til indendørs installation.