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HF-Koaxial-Zuleitungskabel: Leistungsstarke, verlustarme Verbindungen für Makrostandorte

Warum 7/8" und 1-1/4" gewellte Koaxial-Zuleitungskabel im Bereich leistungsstarker 4G/5G-Makro-Installationen dominieren

Für leistungsstarke Makro-Zellstandorte, insbesondere solche, die mit 4G LTE und 5G NR bei mittleren Frequenzen um 3,5 GHz arbeiten, sind Koaxial-Primärkabel mit größerem Durchmesser und gewellter Struktur mittlerweile Standard. Bei diesem Frequenzbereich reduzieren 7/8-Zoll-Kabel die Signalverluste um etwa 40 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Halbzoll-Varianten. Bei der Verwendung von 1-1/4-Zoll-Versionen sinken die Verluste nochmals um rund ein Viertel. Diese Leistung ist besonders wichtig, wenn Signale über vertikale Strecken von mehr als 30 Metern übertragen werden, was bei auf Sendemasten montierter Ausrüstung häufig vorkommt. Die Kupferabschirmung dieser Kabel blockiert über 90 dB elektromagnetische Störungen, wodurch sie auch dort gut funktionieren, wo viel andere drahtlose Aktivität stattfindet. Die spezielle gewellte Bauform hilft dabei, Wärmestau durch kontinuierliche Übertragungen über 100 Watt abzuleiten, sodass sich die elektrischen Eigenschaften des Kabels nicht verändern und die Signalqualität beeinträchtigt wird. Diese Kabel weisen bei 3,5 GHz durchgängig geringe Signalverluste unter 3 dB pro 100 Meter auf und sind zudem robust genug, um rauen Umgang zu überstehen und ihre 50-Ohm-Impedanz beizubehalten. Branchenberichte aus dem Jahr 2023 zeigen, dass laut Umfragen der Global Mobile Infrastructure Association weltweit etwa drei Viertel aller 5G-Makro-Infrastrukturen auf diese Art von Verkabelungslösung setzen.

Kupfer vs. Schaum-PE-Dielektrikum: Abwägungen bei Dämpfung, PIM und thermischer Stabilität bei 3,5 GHz NR

Die Auswahl des Dielektrikums beeinflusst grundlegend das Verhalten von Speisekabeln bei 3,5 GHz – dem Kernband für die 5G-NR-Mittelbandkapazität. Obwohl sowohl Kupfer- als auch Schaum-Polyethylen-(Schaum-PE-)Dielektrika die IEC-61196-1-Spezifikationen erfüllen, erfordern ihre betrieblichen Abwägungen gezielte Entscheidungen auf Systemebene:

Kupfer-Dielektrika bieten eine hervorragende Signaldämpfung, wodurch sie ideal für lange vertikale Speisekabelanwendungen sind. Allerdings ergeben sich Nachteile bei PIM-Werten in der Nähe von -155 dBc, insbesondere unter mechanischer Beanspruchung oder Vibrationen. Schaum-PE-Materialien hingegen können den PIM auf etwa -165 dBc senken, dank ihrer gleichmäßigen Grenzflächen und reduzierten Nichtlinearität an diesen Übergängen. Diese Materialien haben jedoch den Nachteil, dass sie in feuchten Umgebungen schneller Feuchtigkeit aufnehmen und bei Temperaturen über 65 Grad Celsius Veränderungen in der Dielektrizitätskonstante zeigen, was die Phasenstabilität besonders in Außengehäusen mit thermischen Schwankungen beeinträchtigt. Bei der Auswahl zwischen den Optionen müssen Ingenieure die spezifischen Gegebenheiten des Aufstellungsorts berücksichtigen. Kupfer eignet sich am besten für Installationen an hohen Türmen mit langen Kabellängen und erheblichen Temperaturschwankungen. Schaum-PE ist die bevorzugte Wahl für kürzere Installationen, die empfindlich gegenüber Vibrationen sind, insbesondere in Multiband-Systemen, bei denen extrem niedrige PIM-Werte für einen einwandfreien Betrieb unbedingt erforderlich sind.

PIM-kritisches Design: Sicherstellung der Signalintegrität in Multiband-4G/5G-Feederkabelsystemen

Einhalten der -165 dBc PIM-Grenze: Empfohlene Vorgehensweisen für Material, Steckverbinder und Montage

Es ist sehr wichtig, die passiven Intermodulationspegel (PIM) unter -165 dBc zu halten, um eine gute spektrale Effizienz in Mehrband-4G/5G-Netzen zu erzielen. Wenn PIM über diesen Wert ansteigt, sinkt die Netzwerkkapazität in nutzerreichen Gebieten um etwa 20 %, da störende Intermodulationssignale dritter Ordnung die Empfangsbänder beeinträchtigen. Die besten Speiseleitungssysteme begegnen diesem Problem mit drei Hauptansätzen. Zunächst werden silberfreie Kupferleiter eingesetzt, die nichtlineare Stromprobleme reduzieren. Anstelle von gelöteten Verbindern kommen Kompressionssteckverbinder zum Einsatz, da kleine Spalte zwischen Lötstellen die PIM-Leistung stark beeinträchtigen können – dies bringt in den meisten Fällen einen Vorteil von etwa 30 dBc. Schließlich sorgt eine korrekte Montagetorqueregelung innerhalb von ±10 % des vorgeschriebenen Werts dafür, dass mechanische Spannungen an den Verbindungspunkten keine Verzerrungen verursachen. Gemäß den Spezifikationen im 3GPP TR 38.811 für HF-Komponenten müssen Ingenieure außerdem auf Merkmale wie spiralförmige Rillmuster und gleichmäßige Dielektrikummaterialien achten. Diese Faktoren machen den entscheidenden Unterschied, um auch bei Temperaturschwankungen oder gleichzeitiger Aktivität mehrerer Frequenzbänder gute PIM-Eigenschaften beizubehalten.

Reale PIM-Versagensarten: Korrosion, Drehmomentvarianz und durch Mikrospalt verursachte Verformung

Feldtests haben drei Hauptursachen für PIM-Ausfälle in aktiven Speisesystemen bei verschiedenen Einsatzszenarien identifiziert. Das größte Problem ist die atmosphärische Korrosion, insbesondere dann, wenn Chloride an den Verbindungsstellen zu Oxidation führen. Dadurch entstehen nichtlineare Übergänge, die die Signalverzerrung um bis zu 15 dBc in Küsten- oder Industriegebieten erhöhen können. Ein weiteres häufiges Problem ist ein falsches Anzugsdrehmoment bei der Installation, das zu einer uneinheitlichen Kontaktimpedanz führt. In solchen Fällen treten HF-Leckage und reduzierte Datenübertragungsraten auf, was oft mit auffälligen Netzwerkleistungswerten korreliert. Die schwierigste Herausforderung betrifft möglicherweise winzige Spalte (weniger als 0,1 mm) zwischen Leitern und Isolationsmaterialien oder zwischen Steckerstiften und deren Buchsen. Diese kleinen Zwischenräume wirken wie unerwünschte Dioden, wenn sie starken HF-Signalen ausgesetzt sind, und erzeugen so weiträumige Intermodulationsstörungen. Laut Daten aus der neuesten Feldzuverlässigkeitsstudie von Ericsson sind diese drei Probleme gemeinsam für mehr als 20 % der kapazitätsbezogenen PIM-Verluste an städtischen Mobilfunkmasten verantwortlich. Um diesen Problemen entgegenzuwirken, setzen Betreiber üblicherweise Stickstoffdruckbeaufschlagung bei Außenverbindern ein, verwenden Lasertexturierung auf den Kontaktflächen zur Verbesserung des Kontakts und integrieren automatische Drehmomentprüfer während der Ersteinrichtung.

Glasfaser-Zuleitungskabel-Alternativen für hochdichte und zukunftssichere Installationen

Biegeunempfindliche Glasfaser-Zuleitungskabel für Indoor-Mikro-Basisstationen und kompakte städtische Standorte

Indoor-Mikro-Basisstationen, DAS-Systeme und kompakte städtische Small Cells stehen alle vor Herausforderungen hinsichtlich Platzbeschränkungen und Signalqualität. Hier kommen biegeunempfindliche Glasfasern (BIF) als Zuleitungskabel zum Einsatz und lösen viele Probleme, die herkömmliche Koaxiallösungen aufweisen. Die BIF-Technologie reduziert den minimalen Biegeradius tatsächlich auf etwa 5 mm, was rund 70 % besser ist als bei herkömmlichen Einmodenfasern. Dies macht einen großen Unterschied beim Installieren von Geräten in engen Räumen wie Aufzugschächten, beim Verlegen von Kabeln hinter Wänden oder sogar beim Navigieren durch überfüllte Büroumgebungen mit viel Möbeln. Und das Beste? Die Signalverluste bleiben während all dieser Verlegemanöver deutlich unter der kritischen Schwelle von 0,1 dB.

Zu den Hauptvorteilen zählen:

• Raumnutzung : 250-µm BIF-Kerne ermöglichen 40 % geringere Kabeldurchmesser im Vergleich zu Standardausführungen – entscheidend für die Modernisierung bestehender Gebäude
• Zuverlässigkeit : Behält nach über 100 Zyklen starker Biegung eine Dämpfung von <0,5 dB/km gemäß ITU-T G.657.A1-Testprotokollen bei
• Einhaltung der Sicherheitsvorschriften : Mantel aus halogenfreiem Niedrigrauch-Material (LSZH) erfüllt die Brandschutznormen IEC 61034 und UL 1666 für den Einsatz in Innenräumen

BIF-Zuleitungskabel funktionieren mit Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM) bis hin zu 1625 nm, was bedeutet, dass sie perfekt zu zukünftigen 5G-Advanced- und sogar 6G-Fronthaul-Systemen passen werden. Die Kabel sind so konstruiert, dass sie Quetschkräften von deutlich mehr als 400 N/cm standhalten, wie IEC-60794-1-2-E3-Prüfungen gezeigt haben – dies bewährt sich besonders in stark frequentierten städtischen Gebieten mit hohem Fußgängerverkehr. Diese Kabel entwickeln keine mikroskopisch kleinen Risse durch Biegebelastung, die häufig Probleme verursachen, wodurch Techniker etwa 35 % seltener vor Ort zur Reparatur ausrücken müssen als bei anderen Lösungen. Zudem lassen sie sich problemlos und ohne großen Aufwand an die gemischten Kupfer- und Glasfaser-Installationen anschließen, die viele Unternehmen und Städte bereits im Einsatz haben.

Häufig gestellte Fragen

Welche Hauptvorteile bieten 7/8"- und 1-1/4"-Koaxial-Zuleitungskabel bei 4G/5G-Einsätzen?

Die wichtigsten Vorteile sind eine Reduzierung des Signalverlusts um 40 % oder mehr, eine hervorragende Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen und die Fähigkeit, Wärmeentwicklung bei kontinuierlichen Übertragungen über 100 Watt zu bewältigen.

Worin unterscheiden sich Vollkupfer- und Schaum-PE-Dielektrika hinsichtlich ihrer Leistung?

Vollkupfer-Dielektrika bieten eine hervorragende Signaldämpfung, können jedoch unter mechanischer Belastung höhere PIM-Werte aufweisen. Schaum-PE-Dielektrika weisen niedrigere PIM-Werte auf, können aber temperatur- und feuchtigkeitsbedingte Probleme verursachen.

Was verursacht PIM-Ausfälle in Speiseleitungssystemen?

PIM-Ausfälle resultieren häufig aus atmosphärischer Korrosion, falschem Anzugsdrehmoment bei der Installation und mikrofugenbedingten Verzerrungen. Dies führt zu erhöhten Signalverzerrungen und einer verringerten Netzwerkkapazität.

Warum könnte jemand biegeunempfindliche Glasfaserkabel gegenüber herkömmlichen Koaxialkabeln bevorzugen?

Biegeunempfindliche Glasfaserkabel bieten verbesserte Flexibilität für beengte Räume, gewährleisten geringe Signalverluste und erfüllen Brandschutzstandards, wodurch sie besonders für den Einsatz im Innenbereich geeignet sind.