Ιστολόγιο

Καλώδια Τροφοδοσίας RF Συναξονικά: Χαμηλές Απώλειες για τη Σύνδεση Μακροϊστοσελίδων

Γιατί τα Συναξονικά Καλώδια Τροφοδοσίας 7/8” και 1-1/4” με ρυτίδωση κυριαρχούν σε Υψηλής Ισχύος Εγκαταστάσεις 4G/5G

Για μακροκυψέλες υψηλής ισχύος, ειδικά εκείνες που ασχολούνται με το 4G LTE και το 5G NR σε μεσαίες συχνότητες περίπου 3,5 GHz, οι ομφαλώδεις κοιλωτοί καλωδιώσεις μεγαλύτερης διαμέτρου έχουν γίνει σχεδόν καθιερωμένη πρακτική. Όταν λειτουργούν σε αυτή τη συγκεκριμένη περιοχή συχνοτήτων, τα καλώδια 7/8 ίντσας μειώνουν την απώλεια σήματος κατά περίπου 40 τοις εκατό σε σύγκριση με τα συνηθισμένα καλώδια μισής ίντσας. Αν χρησιμοποιηθούν εκδόσεις 1-1/4 ίντσας, οι απώλειες μειώνονται επιπλέον κατά περίπου ένα τέταρτο. Η απόδοση αυτού του είδους είναι πολύ σημαντική όταν τα σήματα μεταδίδονται κατακόρυφα σε αποστάσεις μεγαλύτερες των 30 μέτρων, κάτι που συμβαίνει συχνά όταν ο εξοπλισμός είναι τοποθετημένος σε πύργους. Η θωράκιση από χαλκό σε αυτά τα καλώδια αποκλείει περισσότερα από 90 dB ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής, καθιστώντας τα αποτελεσματικά ακόμη και σε περιοχές όπου υπάρχει έντονη ασύρματη δραστηριότητα. Ο ειδικός ομφαλώδης σχεδιασμός βοηθά στη διαχείριση της θερμότητας από συνεχείς μεταδόσεις άνω των 100 watt, ώστε το καλώδιο να μην αλλάζει τις ηλεκτρικές του ιδιότητες και να επηρεάζει την ποιότητα του σήματος. Αυτά τα καλώδια παρουσιάζουν συνεχώς χαμηλή απώλεια σήματος, κάτω των 3 dB ανά 100 μέτρα στα 3,5 GHz, ενώ είναι αρκετά ανθεκτικά για να αντέχουν σκληρή χρήση και να διατηρούν την αντίσταση των 50 ohm. Σύμφωνα με εκθέσεις του κλάδου του 2023, περίπου τα τρία τέταρτα όλων των 5G μακροϋποδομών παγκοσμίως βασίζονται σε αυτή τη λύση καλωδίωσης, σύμφωνα με έρευνες που πραγματοποιήθηκαν από την Global Mobile Infrastructure Association.

Χαλκός έναντι διηλεκτρικού αφρού-PE: Συμβιβασμοί σε εξασθένιση, PIM και θερμική σταθερότητα στα 3,5 GHz NR

Η επιλογή του διηλεκτρικού υλικού διαμορφώνει ουσιωδώς τη συμπεριφορά του καλωδίου τροφοδοσίας στα 3,5 GHz — τη βασική ζώνη για τη μεσαία ζώνη χωρητικότητας 5G NR. Ενώ τόσο ο χαλκός όσο και το διηλεκτρικό αφρού-πολυαιθυλενίου (αφρός-PE) πληρούν τις προδιαγραφές IEC 61196-1, οι λειτουργικοί συμβιβασμοί τους απαιτούν συνειδητές αποφάσεις σε επίπεδο συστήματος:

Οι χαλκοί διηλεκτρικοί παρέχουν εξαιρετική εξασθένιση σήματος, γεγονός που τους καθιστά ιδανικούς για εφαρμογές μεγάλου ύψους κατακόρυφων τροφοδοτών. Ωστόσο, υπάρχει ένα μειονέκτημα όσον αφορά τα επίπεδα PIM που πλησιάζουν τα -155 dBc, ειδικά όταν εκτίθενται σε μηχανική τάση ή δονήσεις. Από την άλλη πλευρά, τα υλικά αφρού PE μπορούν να μειώσουν το PIM στα περίπου -165 dBc, χάρη στις ομοιόμορφες διεπαφές τους και τη μειωμένη μη γραμμικότητα στις διεπαφές. Ωστόσο, αυτά τα υλικά έχουν προβλήματα με την ταχύτερη απορρόφηση υγρασίας σε υγρά περιβάλλοντα και τείνουν να εμφανίζουν μεταβολές στις διηλεκτρικές σταθερές όταν οι θερμοκρασίες ξεπεράσουν τους 65 βαθμούς Κελσίου, γεγονός που επηρεάζει τη φασική σταθερότητα, ιδιαίτερα σε εξωτερικούς θαλάμους που βιώνουν θερμικές μεταβολές. Κατά τη λήψη αποφάσεων μεταξύ των επιλογών, οι μηχανικοί πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις συγκεκριμένες συνθήκες του εκάστοτε τόπου. Ο χαλκός λειτουργεί καλύτερα για εγκαταστάσεις σε ψηλούς πύργους με εκτεταμένα μήκη καλωδίων και σημαντικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας. Ο αφρός PE γίνεται η προτιμώμενη επιλογή για μικρότερες εγκαταστάσεις που είναι ευαίσθητες στις δονήσεις, ειδικά σε πολυζωνικά συστήματα όπου η επίτευξη εξαιρετικά χαμηλών επιπέδων PIM είναι απολύτως απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία.

Κρίσιμος Σχεδιασμός PIM: Διασφάλιση Ακεραιότητας Σήματος σε Πολυζωνικά Συστήματα Καλωδίων 4G/5G

Επίτευξη του Ορίου PIM -165 dBc: Βέλτιστες Πρακτικές ως προς Υλικά, Συνδετήρες και Συναρμολόγηση

Η διατήρηση των επιπέδων παθητικής διαμόρφωσης (PIM) κάτω από -165 dBc έχει μεγάλη σημασία για την επίτευξη καλής φασματικής απόδοσης στα πολυζωνικά δίκτυα 4G/5G. Εάν το PIM υπερβεί αυτό το όριο, η χωρητικότητα του δικτύου μειώνεται κατά περίπου 20% σε περιοχές με υψηλή συγκέντρωση χρηστών, επειδή τα ενοχλητικά σήματα τρίτης τάξης διαμόρφωσης αρχίζουν να παρεμβάλλονται στις ζώνες λήψης. Τα καλύτερα συστήματα τροφοδοσίας αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα με τρεις βασικές προσεγγίσεις. Πρώτον, χρησιμοποιούν αγωγούς από χαλκό χωρίς οξυγόνο, οι οποίοι μειώνουν τα προβλήματα μη γραμμικών ρευμάτων. Στη συνέχεια, χρησιμοποιούνται συνδέσεις σύμπιεσης αντί για κολλημένες, επειδή οι μικρές σχισμές μεταξύ των κολλημένων σημείων μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοση PIM, προσφέροντας πλεονέκτημα περίπου 30 dBc στις περισσότερες περιπτώσεις. Και τέλος, ο σωστός έλεγχος ροπής σύσφιξης εντός ±10% της καθορισμένης τιμής βοηθά στην πρόληψη παραμορφώσεων λόγω μηχανικής τάσης στα σημεία σύνδεσης. Λαμβάνοντας υπόψη τις προδιαγραφές 3GPP TR 38.811 για RF εξαρτήματα, οι μηχανικοί πρέπει επίσης να δίνουν προσοχή σε παράγοντες όπως τα ελικοειδή αυλακωτά μοτίβα και τα ομοιόμορφα διηλεκτρικά υλικά. Αυτοί οι παράγοντες κάνουν τη διαφορά στη διατήρηση καλών χαρακτηριστικών PIM, ακόμα και όταν οι θερμοκρασίες μεταβάλλονται ή όταν πολλαπλές ζώνες συχνοτήτων είναι ενεργές ταυτόχρονα.

Πραγματικές Καταστάσεις Αποτυχίας PIM: Διάβρωση, Διακύμανση Ροπής και Παραμόρφωση λόγω Μικροδιακένου

Δοκιμές πεδίου έχουν αναδείξει τρεις κύριες αιτίες που προκαλούν βλάβες λόγω PIM σε ενεργά συστήματα τροφοδοσίας σε διάφορες εγκαταστάσεις. Το μεγαλύτερο πρόβλημα προκύπτει από την ατμοσφαιρική διάβρωση, ιδιαίτερα όταν τα χλωριούχα προκαλούν οξείδωση στα σημεία σύνδεσης. Αυτό δημιουργεί μη γραμμικές επαφές που μπορούν να αυξήσουν τα επίπεδα παραμόρφωσης σήματος έως και 15 dBc σε περιοχές κοντά σε παράκτιες ζώνες ή βιομηχανικούς χώρους. Ένα άλλο συχνό πρόβλημα είναι η εσφαλμένη ροπή εγκατάστασης, η οποία οδηγεί σε ασυνεπή αντίσταση επαφής. Όταν συμβαίνει αυτό, παρατηρούμε διαρροή RF και μείωση της μεταφοράς δεδομένων, γεγονός που συχνά συμπίπτει με περίεργα μετρήσιμα δίκτυα επιδόσεων. Ίσως το πιο δύσκολο πρόβλημα αφορά μικροσκοπικά κενά (λιγότερο από 0,1 mm) μεταξύ αγωγών και μονωτικών υλικών, ή μεταξύ ακροδεκτών συνδετήρων και των υποδοχών τους. Οι μικρές αυτές χωρητικότητες λειτουργούν σαν ανεπιθύμητες δίοδοι όταν εκτίθενται σε ισχυρά σήματα RF, δημιουργώντας διάδοση παρεμβολών παρεμβολής. Δεδομένα από την τελευταία μελέτη αξιοπιστίας πεδίου της Ericsson δείχνουν ότι αυτά τα τρία προβλήματα μαζί ευθύνονται για περισσότερο από το 20% των απωλειών χωρητικότητας που σχετίζονται με το PIM σε αστικούς πύργους κινητής τηλεφωνίας. Για να αντιμετωπιστούν αυτά τα προβλήματα, οι φορείς εκμετάλλευσης συνήθως εφαρμόζουν πίεση αζώτου σε εξωτερικούς συνδέτες, χρησιμοποιούν λειζερική υφή στις επιφάνειες επαφής για καλύτερη σύνδεση και ενσωματώνουν αυτόματους ελεγκτές ροπής κατά τις αρχικές διαδικασίες εγκατάστασης.

Εναλλακτικές Λύσεις Οπτικών Ινών Διανομής για Υψηλής Πυκνότητας και Μελλοντικές Εγκαταστάσεις

Οπτικές Ίνες Διανομής Ανθεκτικές στη Διάθλαση για Μικροσταθμούς Εσωτερικού Χώρου και Συμπαγείς Αστικές Τοποθεσίες

Οι μικροσταθμοί εσωτερικού χώρου, τα συστήματα DAS και αυτά τα μικροκυψέλες σε συμπαγείς αστικές περιοχές αντιμετωπίζουν όλα προβλήματα όσον αφορά τους περιορισμούς χώρου και την απόδοση του σήματος. Εδώ ακριβώς έρχονται να διαδραματίσουν ρόλο οι οπτικές ίνες διανομής ανθεκτικές στη διάθλαση (BIF), λύνοντας πολλά από τα ζητήματα που προκαλούν οι παραδοσιακές λύσεις με συναξονικά καλώδια. Η τεχνολογία BIF μειώνει πραγματικά την ελάχιστη ακτίνα κάμψης στα 5 mm περίπου, δηλαδή κατά 70% καλύτερα από ό,τι με τις συνηθισμένες μονότροπες ίνες. Αυτό κάνει μεγάλη διαφορά κατά την εγκατάσταση εξοπλισμού σε στενούς χώρους, όπως σε θαλάμους ανελκυστήρων, κατά τη διέλευση καλωδίων πίσω από τοίχους ή ακόμη και σε πυκνά γραφεία γεμάτα με έπιπλα. Και το καλύτερο; Οι απώλειες σήματος παραμένουν πολύ κάτω από το κρίσιμο όριο των 0,1 dB κατά τη διάρκεια όλων αυτών των εγκαταστάσεων.

Βασικά πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

• Βελτιστοποίηση χώρου : Οι πυρήνες BIF 250 µm επιτρέπουν διαμέτρους καλωδίων 40% μικρότερες σε σχέση με τα τυπικά σχέδια — κρίσιμο για την αναβάθμιση υφιστάμενων κτιρίων
• Αξιοπιστία : Διατηρεί απώλεια <0,5 dB/km μετά από 100+ κύκλους στενής κάμψης, σύμφωνα με τα πρωτόκολλα δοκιμής ITU-T G.657.A1
• Συμμόρφωση με την ασφάλεια : Το κέλυφος χαμηλής εκπομπής καπνού και μηδενικών αλογόνων (LSZH) πληροί τα πρότυπα πυρασφάλειας IEC 61034 και UL 1666 για εσωτερική χρήση

Τα καλώδια τροφοδοσίας BIF λειτουργούν με πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) έως και στα 1625 nm, γεγονός που σημαίνει ότι θα ενσωματωθούν άψογα σε επερχόμενα συστήματα προσκομιδής 5G-Advanced και ακόμη και 6G. Τα καλώδια κατασκευάζονται έτσι ώστε να αντέχουν σε πιεστικές δυνάμεις πολύ πάνω από 400 N/cm, σύμφωνα με δοκιμές βάσει των προτύπων IEC 60794-1-2 E3· αυτό αποδεικνύεται εξαιρετικά αποτελεσματικό σε πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές όπου η πεζοπορία είναι έντονη. Αυτά τα καλώδια δεν αναπτύσσουν τις μικροσκοπικές ρωγμές λόγω κάμψης που συχνά προκαλούν προβλήματα, με αποτέλεσμα οι τεχνικοί να χρειάζεται να επισκέπτονται και να επισκευάζουν το δίκτυο περίπου 35% λιγότερο συχνά σε σύγκριση με άλλες επιλογές. Επιπλέον, συνδέονται εύκολα και χωρίς ιδιαίτερες δυσκολίες με τις υπάρχουσες υβριδικές εγκαταστάσεις χαλκού και οπτικών ινών που έχουν ήδη εγκατασταθεί σε πολλές επιχειρήσεις και πόλεις.

Συχνές Ερωτήσεις

Ποια είναι τα βασικά πλεονεκτήματα της χρήσης κοαξονικών καλωδίων τροφοδοσίας 7/8" και 1-1/4" στις εγκαταστάσεις 4G/5G;

Οι κύρια πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν μείωση της απώλειας σήματος κατά 40% ή περισσότερο, εξαιρετική θωράκιση από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και τη δυνατότητα αντιμετώπισης συσσώρευσης θερμότητας από συνεχείς μεταδόσεις άνω των 100 βατ.

Πώς διαφέρουν οι διηλεκτρικές ουσίες από συμπαγές χαλκό και αφρώδες PE ως προς την απόδοση;

Οι διηλεκτρικές ουσίες από συμπαγή χαλκό παρέχουν εξαιρετική εξασθένιση σήματος, αλλά μπορεί να παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα PIM υπό μηχανική τάση. Οι διηλεκτρικές ουσίες από αφρώδες PE προσφέρουν χαμηλότερα PIM, αλλά μπορεί να αντιμετωπίζουν προβλήματα σχετικά με τη θερμοκρασία και την υγρασία.

Τι προκαλεί τις βλάβες PIM στα συστήματα τροφοδοσίας;

Οι βλάβες PIM οφείλονται συχνά σε ατμοσφαιρική διάβρωση, λανθασμένη ροπή εγκατάστασης και παραμορφώσεις λόγω μικροδιακένων. Αυτά οδηγούν σε αυξημένη παραμόρφωση σήματος και μείωση της χωρητικότητας του δικτύου.

Γιατί κάποιος θα επέλεγε καλώδια οπτικών ινών ανθεκτικά στην κάμψη αντί για παραδοσιακά κοαξονικά καλώδια;

Τα καλώδια οπτικών ινών ανθεκτικά στην κάμψη προσφέρουν βελτιωμένη ευελιξία για στενούς χώρους, διατηρούν χαμηλές απώλειες σήματος και συμμορφώνονται με τα πρότυπα πυρασφάλειας, καθιστώντας τα ιδιαίτερα κατάλληλα για εσωτερικές εγκαταστάσεις.