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Grundlagen von HF-Zuleitungskabeln: Kernfunktionen und Typen

Was sind HF-Zuleitungskabel und wie funktionieren sie in Mobilfunknetzen?

HF-Zuleitungskabel übertragen Hochfrequenzsignale hin und her zwischen wichtigen Bestandteilen von Mobilfunknetzen, wie Antennen und Basisbandeinheiten. Die meisten Koaxialkabel bestehen aus vier Hauptkomponenten: einem zentralen Kupferdraht, der von einem dielektrischen Material ummantelt ist, das als Isolierung dient. Darum befindet sich eine metallische Abschirmung, die unerwünschte Störungen blockiert, und eine äußere Ummantelung schützt alles vor mechanischen Beschädigungen. Der Abschirmung kommt besondere Bedeutung zu, da sie elektromagnetische Störungen verhindert, während das dielektrische Material durch Beibehaltung der richtigen elektrischen Eigenschaften einen reibungslosen Betrieb sicherstellt. Bei 5G sind diese Niedrigverlust-Kabel besonders unverzichtbar, da sie extrem hochfrequente Millimeterwellen übertragen müssen, ohne dabei zu viel Signalstärke einzubüßen.

Gebräuchliche Typen von Koaxialkabeln: RG vs. LMR-Serie

Telekommunikationsbetreiber setzen hauptsächlich zwei Arten von Koaxial-Zuleitungskabeln ein:

Serie	Dämpfung (dB/100ft @ 2GHz)	Verwendungszweck
Rg	6.8–9.1	Kurzstrecken-Innenverbindungen
LMR	2.2–3.7	Niedrige Verluste bei Außeneinsatz

LMR-Kabel weisen bei hohen Frequenzen etwa 23 % geringere Signaldämpfung auf als Standard-RG-Varianten, wodurch sie besser für 5G-Makrostandorte geeignet sind, die lange Kabelwege von über 100 Fuß erfordern.

Impedanz erklärt: 50 Ohm vs. 75 Ohm in Telekommunikationsanwendungen

Wenn eine Impedanzanpassung im System vorliegt, werden Signale zurückreflektiert, anstatt ordnungsgemäß weitergeleitet zu werden, was die Effizienz des Netzwerkbetriebs beeinträchtigt. Die meisten Mitarbeiter im Bereich des Fernsehübertragungswesens verwenden nach wie vor 75-Ohm-Kabel, da diese sich für diese Anwendung bewährt haben. Bei Mobilfunkmasten und anderer drahtloser Infrastruktur bevorzugen heutzutage jedoch fast alle 50-Ohm-Kabel. Diese können deutlich mehr Leistung übertragen als ihre 75-Ohm-Pendants – teilweise bis zu 5 Kilowatt – und verlieren dabei weniger Signalstärke. Laut einem aktuellen Branchenbericht aus dem frühen Jahr 2024 installieren rund 9 von 10 Telekommunikationsunternehmen 50-Ohm-Kabel zwischen Antennen und ihren Remote-Radio-Einheiten (RRUs). Diese Präferenz ist angesichts der Anforderungen moderner Mobilfunknetze sinnvoll.

Minimierung der Signaldämpfung: Kabellänge, Dicke und Frequenzverlust

Wie sich der Signalverlust mit Entfernung und Frequenz erhöht

Wenn Signale größere Entfernungen zurücklegen und mit höheren Frequenzen arbeiten, verlieren sie von Natur aus an Stärke. Der Pegelabfall liegt gewöhnlich zwischen 0,2 und 1,5 dB pro 100 Fuß Kabel, wobei dies je nach Art des Kabels und dem verwendeten Frequenzbereich variiert. Nehmen wir zum Beispiel 900 MHz: Bei herkömmlichen Koaxialkabeln beträgt der Signalverlust bereits nach 100 Fuß etwa 11 dB, während bei modernen Niedrigverlustkabeln dieser Wert auf rund 8 dB sinkt. Bei höheren Frequenzen wird die Situation noch schlechter. Betrachtet man 5G im 3,5-GHz-Band im Vergleich zu älteren 4G-Signalen unterhalb von 2 GHz, so weist die neuere Technologie fast 2,5-mal höhere Signalverluste auf. Tatsächlich gibt es zwei unterschiedliche Arten, wie diese Verluste auftreten. Bei der Kabellänge nimmt das Signal proportional zur zurückgelegten Distanz ab. Die Frequenz hingegen verhält sich anders: Sie verschlechtert sich nicht nur leicht, sondern exponentiell stärker, je höher sie wird. Wer also versucht, die Kabellänge zu verdoppeln, verdoppelt auch seinen Signalverlust. Und darüber hinauszugehen, führt ohne entsprechende Gegenmaßnahmen fast zwangsläufig zu erheblichen Signalproblemen.

Abwägung zwischen Kabeldurchmesser und Dämpfung für optimale Leistung

Kabel mit größerem Durchmesser verringern die Dämpfung, erhöhen jedoch die Steifigkeit und die Kosten. Beispielsweise reduziert ein 0,5-Zoll-Kabel den Signalverlust um 40 % im Vergleich zu einer 0,25-Zoll-Version bei 3 GHz. Dickere Kabel sind jedoch in beengten Räumen schwieriger zu verlegen. Betreiber bewerten diese Abwägungen häufig anhand der folgenden Kriterien:

Durchmesser (Zoll)	Flexibilitätsbewertung	Dämpfung bei 3 GHz (dB/100ft)
0.25	Hoch	6.8
0.5	- Einigermaßen	4.1
0.75	Niedrig	2.9

Frequenzabhängige Verlusteigenschaften in den 4G- und 5G-Frequenzbändern

Die heutige Netzwerkinfrastruktur muss Signale über ein breites Frequenzspektrum hinweg bewältigen, das von 600 MHz bis hin zu 40 GHz reicht. Bei älterer 4G-LTE-Technologie, die zwischen 700 und 2600 MHz arbeitet, kommt es bei normalen Kabelinstallationen im Allgemeinen zu einer Signalabschwächung von etwa 3 bis 8 dB pro 100 Fuß. Bei neueren Technologien wird die Situation komplizierter. Der 5G-Mid-Band bei 3,5 GHz weist deutlich höhere Verluste auf, die manchmal innerhalb der gleichen Distanz 12 dB erreichen. Und dann gibt es noch die hochfrequenten Millimeterwellen im Bereich von 24 bis 40 GHz, die unbedingt spezielle ultraniedrigverlustbehaftete Kabel erfordern, um den Signalpegel über gefährlichen Abfallwerten von 15 dB zu halten. Diese Unterschiede spielen bei praktischen Einsatzentscheidungen eine große Rolle.

Best Practices zur Reduzierung der Signalabschwächung in Speiseleitungen

1. Kabellängen minimieren : Eine Verkürzung um 50 Fuß kann den Signalverlust je nach Frequenz um 30–55 % verringern
2. Vorkonfektionierte Kabel verwenden : Fabrikseitig verlegte Baugruppen minimieren das Risiko von passiver Intermodulation (PIM) während der Installation vor Ort
3. Vermeiden Sie scharfe Biegungen : Halten Sie den Biegeradius bei oder über dem 10-fachen des Kabeldurchmessers, um Impedanzstörungen zu vermeiden
4. Wählen Sie materialien mit geringen Verlusten : Schaumstoffdielektrika bieten eine um 18–22 % bessere Hochfrequenzleistung als Vollpolyethylen

Indem Betreiber die Kabelspezifikationen an Installationsdistanz, Frequenz und Umgebungsbedingungen anpassen, können sie durch Dämpfung verursachte Ausfälle um bis zu 67 % reduzieren und gleichzeitig das SNR (Signal-Rausch-Verhältnis) über den betrieblichen Schwellwerten halten.

Sicherstellen der Frequenz- und Bandbreitenkompatibilität für moderne Netzwerke

Unterstützung von 4G LTE und 5G NR: Anforderungen an den Frequenzbereich

Heutige Kommunikationsnetze benötigen Speisekabel, die sowohl die 4G-LTE-Frequenzbereiche von 700 bis 2600 MHz als auch die neueren 5G-NR-Signale bis hin zu 7,125 GHz verarbeiten können. Bei Betrachtung verschiedener Teile des Frequenzspektrums bleibt der Sub-6-GHz-Bereich besonders wichtig, um das optimale Gleichgewicht zwischen guter Abdeckung und ausreichender Datenkapazität zu erreichen. Hinzu kommen die Millimeterwellenfrequenzen zwischen 24 und 47 GHz, die spezielle Kabel mit nahezu keiner Signalverlust erforderlich machen, da sie über kürzere Distanzen zwar am besten funktionieren, aber ein enormes Bandbreitenpotenzial bieten. Für Netzbetreiber, die versuchen, mit wechselnden Anforderungen Schritt zu halten, ist der Einsatz von Kabeln, die mehrere Frequenzbänder unterstützen, sinnvoll, da dies eine optimale Nutzung der verfügbaren Spektrumressourcen ermöglicht, während sich die Infrastruktur kontinuierlich weiterentwickelt.

Bandbreitenanforderungen bei hochfrequenten Telekommunikationsdiensten

5G-Kanäle erfordern Bandbreiten von 100–400 MHz pro Träger, was die LTE-Grenze von 20 MHz deutlich übersteigt. Um die Signalqualität aufrechtzuerhalten, sollten Speisekabel VSWR-Werte unter 1,5:1 aufweisen, um Reflexionen zu minimieren, die das Streaming von 4K-Videos und massenhafte IoT-Datenströme stören könnten.

Abwägung zwischen Unterstützung bestehender Netzwerke und zukunftssicherer Leistung

Betreibermüssen die Kompatibilität mit bestehenden 3G- und 4G-Diensten sicherstellen, während sie sich gleichzeitig auf 5G-Advanced vorbereiten, das Spitzenübertragungsraten von bis zu 10 Gbps anstrebt. Phasenstabile Kabel mit konsistenten Dielektrikumseigenschaften gewährleisten eine zuverlässige Leistung in Umgebungen mit gemischten Frequenzen und reduzieren Phasenverzerrungen bei MIMO- und Beamforming-Anwendungen.

Bewertung von Multiband-Speisekabeln für mehr Netzwerkflexibilität

Zwei- und dreibändige Speisekabel können die Infrastrukturkosten in Übergangsgebieten zwischen ländlichen und städtischen Bereichen um bis zu 30 % senken. Optimale Designs unterstützen die gleichzeitige Übertragung bei 600 MHz (LTE) und 3,5 GHz (5G) mit einer Dämpfung von nicht mehr als 0,3 dB/m bei 40 °C und gewährleisten so einen effizienten Betrieb unter realen thermischen Belastungen.

Aufrechterhaltung der Signalintegrität: PIM-Leistung und Installationsfaktoren

Grundlagen der passiven Intermodulation (PIM) in Mobilfunksystemen

Passive Intermodulation, kurz PIM, tritt auf, wenn diese nichtlinearen Stellen in passiven Komponenten anfangen, störende harmonische Signale zu erzeugen, die niemand haben möchte. Dieses Problem hat sich in letzter Zeit besonders in 5G-Netzen verschärft. Der Wechsel zu höheren Frequenzen um 3,5 GHz macht die Situation noch schlechter und verursacht etwa 15 bis 20 Prozent mehr Verzerrung als bei der alten 4G-Technologie. Feldtechniker stoßen bei der Fehlersuche bei PIM-Problemen immer wieder auf bekannte Ursachen. Dazu gehören korrodierte Steckverbinder sowie lose Verbindungen, die nach der Installation nicht ordnungsgemäß angezogen wurden. Und vergessen wir nicht die Kabelbaugruppen, die einfach nicht gut zusammenpassen. All diese kleinen Probleme erzeugen Störungen, die die Netzleistung beeinträchtigen und mit der Zeit die Gesamtkapazität verringern.

Wie PIM die Netzwerkkapazität und Sprachqualität beeinflusst

Untersuchungen aus Feldstudien im Jahr 2023 zeigen, dass bei Auftreten von passiver Intermodulation (PIM) die Netzwerk-Datenübertragungsrate an vielbesuchten städtischen Mobilfunkmasten während der Hauptverkehrszeit um bis zu 40 Prozent sinken kann. Wenn mehrere Netzbetreiber auf engem Raum operieren, verschärfen sich diese Probleme noch weiter, was zu abgebrochenen Anrufen und frustrierend langsamen Internetverbindungen für Nutzer führt. Netzbetreiber, die mit Speisekabeln arbeiten, bei denen die PIM-Messwerte über -140 dBc liegen, verzeichnen in der Regel etwa 30 % mehr Kundenservice-Tickets mit Beschwerden über schlechte Sprachqualität bei Telefonaten und instabile Verbindungen. Dies ist kein nur für Ingenieure relevantes abstraktes Problem, sondern beeinträchtigt direkt die Erfahrungen der Endnutzer in dicht besiedelten Gebieten.

Auswahl und Installation von Low-PIM-Speisekabeln für dichte Umgebungen

Low-PIM-Speisekabel mit versilberten Steckverbindern reduzieren die Intermodulation um 85 % im Vergleich zu Standard-Aluminium-Verbindungen. Zu den entscheidenden Installationspraktiken gehören:

• Drehmomentgesteuerte Anzugsverfahren (25–30 N·m für N-Stecker)
• Vermeidung von Biegungen, die enger als das 10-Fache des Kabeldurchmessers sind
• Auftragen von Anti-Oxidations-Gel an Außenabschlüssen

Bei Millimeterwellen-5G-Netzen verbessern Kabel mit einem PIM-Wert von ≤ -155 dBc das Signal-Rausch-Verhältnis um 12 dB und vergrößern den effektiven Versorgungsradius um 18 %. Regelmäßige PIM-Prüfungen alle 6–12 Monate tragen dazu bei, die Konformität mit dem 3GPP TS 37.145-Standard zur Störungsunterdrückung aufrechtzuerhalten.

Umweltbeständigkeit und langfristige Zuverlässigkeit von Speisekabeln

Herausforderungen bei der Außeninstallation: UV-Strahlung, Feuchtigkeit und extreme Temperaturen

Außen verlegte Speisekabel müssen mit den unterschiedlichsten rauen Bedingungen zurechtkommen. Die langfristige Belastung durch UV-Licht ist ein großes Problem und führt oft dazu, dass Polyethylen-Mantel innerhalb von nur fünf Jahren um etwa 40 Prozent abbauen. Hinzu kommen extreme Temperaturschwankungen von -40 Grad Celsius bis zu 85 Grad Celsius sowie sintflutartige Regenfälle, die manchmal über 100 Millimeter pro Stunde betragen und schlechte Kabeldichtungen stark beeinträchtigen können. Entlang von Küsten werden die Bedingungen noch schlimmer, da Salznebel Korrosionsprobleme verursacht. Steckverbinder fallen schneller aus und Signale schwächen sich erheblich ab, wenn sie nicht ausreichend vor dieser maritimen Umgebung geschützt sind.

Wichtige Schutzmerkmale: UV-Beständigkeit, Wassersperre und thermische Stabilität

Um harten Bedingungen standzuhalten, verfügen moderne Speisekabel über:

• UV-stabilisierte Mantelung (geprüft nach UL 1581 MW 1100), wobei ≥90 % der Zugfestigkeit nach 3.000 Stunden Bestrahlung erhalten bleiben
• Dreischichtiger Wasserschutz kombination der Dry-Core-Technologie mit geschweißtem Aluminiumpanzer, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern
• Thermisch stabile Dielektrika aufrechterhaltung eines VSWR <1,3:1 über Temperaturbereiche von -55°C bis +125°C

Diese Merkmale gewährleisten eine gleichbleibende elektrische Leistung trotz wechselnder Umgebungsbedingungen.

Industriestandards für langlebige, für den Außenbereich geeignete Speisekabel

Die Einhaltung der Norm Telcordia GR-13-CORE garantiert eine Mindestlebensdauer von 20 Jahren in anspruchsvollen Außenanwendungen. Wesentliche Zertifizierungen umfassen:

Standard	Schlüsselanforderung	Relevanz für Kabel
IEC 60754-1	Halogenfreie Rauchentwicklung	Sichere Installationen in Tunneln/Untergeschossen
EN 50288-7-1	UV/Witterungsbeständigkeit	Direkte Sonneneinstrahlung
ETSI EN 302 066	IP68-Tauchschutz	Überflutungsgefährdete Zellstandorte

Häufig gestellte Fragen zu HF-Zuleitungskabeln

Wofür werden HF-Zuleitungskabel verwendet?

HF-Zuleitungskabel dienen zum Übertragen von Hochfrequenzsignalen zwischen wichtigen Komponenten wie Antennen und Basisbandeinheiten in Mobilfunknetzen.

Welche Arten von Koaxialkabeln werden im Telekommunikationsbereich häufig verwendet?

Telekommunikationsanbieter verwenden hauptsächlich RG- und LMR-Koaxialkabel, wobei LMR geringere Signalverluste bei höheren Frequenzen bietet.

Warum bevorzugen Telekommunikationsunternehmen 50 Ohm-Kabel?

50 Ohm-Kabel werden bevorzugt, da sie im Vergleich zu 75 Ohm-Kabeln mehr Leistung effizienter übertragen und dabei geringere Signalverluste aufweisen.

Wie beeinflusst der Kabeldurchmesser die Signaldämpfung?

Kabel mit größerem Durchmesser verringern die Signaldämpfung, erhöhen jedoch die Steifheit und die Kosten, weshalb Abwägungen sorgfältig vorgenommen werden müssen.

Wie kann die Signalverschlechterung in Speiseleitungen minimiert werden?

Die Signalverschlechterung kann durch Verkürzung der Kabellänge, Verwendung vorkonfektionierter Kabel, Vermeidung scharfer Biegungen und Wahl von materialien mit geringen Verlusten minimiert werden.

Welchen Umweltherausforderungen sind Außen-Speisekabel ausgesetzt?

Außen-Speisekabel sind Herausforderungen wie UV-Bestrahlung, Feuchtigkeit, extremen Temperaturen und Korrosion in maritimen Umgebungen ausgesetzt.