آیا کابل هم‌محور LMR400 برای سناریوهای ارتباطی با تلفات کم مناسب است؟

درک تضعیف سیگنال LMR400 و طراحی کم‌اتلاف

چالش تخریب سیگنال در انتقال فرکانس رادیویی با فرکانس بالا

سیگنال‌های RF در فرکانس‌های بالا به‌طور طبیعی هنگام عبور از کابل‌های هم‌محور ضعیف می‌شوند، به‌ویژه پس از عبور از مرز تقریبی ۱ گیگاهرتز. دلایل اصلی این تخریب سیگنال، مقاومت در هادی‌ها (آن تلفات I²R که همه درباره آن صحبت می‌کنند) و همچنین جذب توسط مواد عایق داخل کابل است. به اتفاقی که در فرکانس‌های ۶ گیگاهرتز می‌افتد نگاه کنید. کابل‌های استاندارد سری RG بیش از نیمی از توان خود را پس از تنها ۱۰۰ فوت طول کابل از دست می‌دهند. این موضوع مشکلات بزرگی برای زیرساخت‌های شبکه ۵G که به ارتباطات قابل اعتماد در مسافت‌های طولانی نیاز دارند ایجاد می‌کند و نه به‌عنوان مثال سیستم‌های راداری که به یکپارچگی سیگنال ثابت در مسافت‌های طولانی وابسته‌اند.

چگونه LMR400 با مهندسی پیشرفته دی‌الکتریک و هادی، تضعیف را به حداقل می‌رساند

LMR400 با سه نوآوری اصلی با افت سیگنال مبارزه می‌کند:

• دی‌الکتریک فوم پلی‌اتیلن با تزریق گاز : ثابت دی‌الکتریک را به 1.3 کاهش می‌دهد (در مقابل 1.5 در پلی‌اتیلن جامد)، که باعث کاهش جذب موج الکترومغناطیسی می‌شود
• ساختار سه‌لایه محافظتی : ترکیبی از لایه فویل و دو لایه بافت فلزی که 95٪ پوشش مسی بافته‌شده دارد و 99.9٪ تداخل را مسدود می‌کند، در حالی که انعطاف‌پذیری حفظ می‌شود
• هدایت‌کننده مرکزی مس بی‌اکسیژن : هدایت الکتریکی 99.9٪ را فراهم می‌کند و اتلاف مقاومتی را نسبت به گزینه‌های مشابه با هسته آلومینیومی 30٪ کاهش می‌دهد

این عناصر طراحی به صورت هم‌افزا عمل می‌کنند تا یکپارچگی سیگنال را در فواصل طولانی و فرکانس‌های بالا حفظ کنند.

عملکرد تلفات وابسته به فرکانس: LMR400 از 100 مگاهرتز تا 6 گیگاهرتز

LMR400 دارای تضعیف کم در سراسر طیف رادیویی است و عملکرد بهتری نسبت به کابل‌های هم‌محور استاندارد دارد:

این بازدهی ثابت، LMR400 را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای متنوع از ارتباطات رادیویی FM تا پشتیبانی باند میلی‌متری تبدیل می‌کند.

مطالعه موردی: مقایسه تلفات اندازه‌گیری شده بر حسب دسی‌بل — LMR400 در مقابل RG213 در فرکانس 2.4 گیگاهرتز و طول 50 فوت

در یک پیاده‌سازی کنترل‌شده Wi-Fi 6، LMR400 تنها 1.5 دسی‌بل تلفات در 50 فوت و در فرکانس 2.4 گیگاهرتز نشان داد که 40٪ کمتر از 2.5 دسی‌بل تلفات در RG213 است. این امر به معنای قدرت سیگنال دریافتی 32٪ قوی‌تر است و امکان استفاده از مدولاسیون پایدار 256-QAM را فراهم می‌کند، در حالی که RG213 در شرایط یکسان از 64-QAM فراتر نمی‌رود.

عملکرد مقایسه‌ای: چرا LMR400 از نظر بازدهی RF، عملکرد بهتری نسبت به RG213 دارد

تحلیل رقابتی از تضعیف، محافظت الکترومغناطیسی و پایداری امپدانس

در 2.4 گیگاهرتز ، یک مسیر ۵۰ فوتی از LMR400 فقط دارای ۱٫۲ دسی‌بل افت است، نصف مقدار ۲٫۴ دسی‌بلی RG213 ۲٫۴ دسی‌بل . این مزیت از موارد زیر ناشی می‌شود:

• هسته دی‌الکتریک فومی که اتلاف ناشی از خازنی را کاهش می‌دهد
• سپرده‌بندی سه لایه (فولی + دو بافت) که توانایی رد تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را تا ۹۸٪ در برابر ۸۵٪ در RG213 فراهم می‌کند
• کنترل دقیق امپدانس (واریانس ±1.5σ در مقابل ±3σ در RG213 در 6 گیگاهرتز)، که بازتاب‌ها را به حداقل می‌رساند

نتیجه، انتقال توان برتر و نرخ خطا در بیت کاهش‌یافته در سیستم‌های با داده‌برداری بالا است.

سناریوهای واقعی که در آن‌ها RG213 نمی‌تواند یکپارچگی سیگنال LMR400 را به تعقیب برساند

در مورد کاربردهای بک‌هال بی‌سیم شهری، کابل‌های RG213 معمولاً پس از حدود 80 فوت نیاز به تقویت‌کننده سیگنال دارند، زیرا این کابل‌ها به دلیل ویژگی ذاتی افت سیگنال، باعث ایجاد مشکلات نویز و پیچیدگی سیستم می‌شوند. آزمایش‌های واقعی در طولفه‌های مختلف سلول‌های 5G چیز جالبی را نشان داده‌اند: نصب‌های RG213 در مناطق با تداخل الکترومغناطیسی شدید، تقریباً ۱۸ درصد نرخ از دست دادن بسته‌ها بیشتری دارند، صرفاً به این دلیل که سیگنال‌ها را به اندازه کافی محافظت نمی‌کنند. در نگاهی به قابلیت اطمینان کانکتورها، تفاوت دیگری روشن می‌شود که بین انواع کابل وجود دارد. کابل‌های LMR400 به طور مداوم کمتر از نیم دسی‌بل نامطابقت امپدانس دارند، حتی وقتی به شدت دور گوشه‌ها و با خم‌هایی به شعاع تنها سه اینچ پیچیده شوند. اما اینطور نیست با کانکتورهای RG213؛ این کانکتورها در شرایط مشابه روی برج‌های ارتباطی که فضا محدود است و خم کردن در حین نصب اجتناب‌ناپذیر است، به طور منظم دچار خرابی می‌شوند.

برای ایستگاه‌های زمینی ماهواره، مزیت کابل LMR400 با تلفات 0.7 دسی‌بل در هر 100 فوت در فرکانس 3.5 گیگاهرتز، منجر به سیگنال‌های تله‌متری 12 درصد شفاف‌تر می‌شود. این تفاوت‌ها در مسیرهای صدفوتی و چندصدفوتی که در زیرساخت‌های مدرن RF رایج هستند، تعیین‌کننده می‌شوند.

استفاده از LMR400 در کاربردهای طولانی‌مدت و پیچیده RF

امکان اجرای مسیرهای طولانی: نحوه حفظ کیفیت سیگنال توسط LMR400 در فواصل بیش از 100 فوت

کابل LMR400 برای مسیرهای طولانی طراحی شده است، زیرا در فرکانس‌های 2.4 گیگاهرتز تنها حدود 2.8 دسی‌بل در هر 100 فوت از سیگنال خود از دست می‌دهد. این امر چگونه ممکن است؟ خب، این کابل از ماده دی‌الکتریک فومی با تزریق گاز در داخل بهره می‌برد و همراه با محافظی کاملاً بدون درز است که به حفظ سیگنال‌ها و جلوگیری از نشت آنها کمک می‌کند. همچنین در بیرون، پوششی مخصوص از جنس پلی‌اتیلن وجود دارد که در برابر تابش ماوراء بنفش مقاوم است؛ بنابراین این کابل‌ها می‌توانند در نصب‌های بیرونی در مقابل هر چیزی که طبیعت در پیش بگیرد، مقاومت کنند. ما در واقع آزمایش‌های میدانی روی این کابل‌ها انجام داده‌ایم و مشاهده کرده‌ایم که حتی در فواصل تقریباً 150 فوتی نیز امپدانس 50 اهم خود را حفظ می‌کنند. این پایداری واقعاً در ایجاد ارتباطات بی‌سیم قابل اعتماد در فضای باز اهمیت دارد، زیرا کابل‌های استاندارد RG213 در شرایط مشابه به سرعت عملکرد خود را از دست می‌دهند.

مطالعه موردی: نصب کابل LMR400 در فاصله 150 فوتی برای ارتباطات بی‌سیم نقطه به نقطه در فضای باز

یک پروژه زیرساختی در سال 2023 صحت سیگنال را در یک ارتباط بی‌سیم نقطه به نقطه 150 فوتی در فضای باز ارزیابی کرد:

*بر اساس معیارهای پایداری توان دریافتی و نرخ خطا (مطالعه میدانی شش ماهه).

اثربخشی محافظتی کابل LMR400 (≥98 دسی‌بل) اغتشاش الکترومغناطیسی (EMI) را تا 28٪ کاهش داده که استفاده از آن را در پیوندهای سلولی و محیط‌های Wi-Fi 6 تأیید می‌کند.

محاسبه حداکثر طول مسیر بر اساس آستانه‌های قابل قبول تلفات دسی‌بل

مهندسین می‌توانند حداکثر طول مسیر را با استفاده از این فرمول تعیین کنند:

1. تلفات قابل قبول سیستم را مشخص کنید (مثلاً، 6 دسی‌بل)
2. تقسیم بر مقدار تضعیف در هر فوت (0.028 دسی‌بل/فوت در 2.4 گیگاهرتز)
3. نتیجه : 6 دسی‌بل ÷ 0.028 دسی‌بل/فوت = 214 فوت

این امکان می‌دهد که LMR400 در شرایط آستانهٔ تلفات معادل، پوششی تا ۳۷٪ طولانی‌تر از RG213 داشته باشد و نیاز به تکرارکننده و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد.

مشخصات الکتریکی و مکانیکی کلیدی کابل LMR400

امپدانس، عامل سرعت و عملکرد بالای محافظتی

کابل LMR400 به‌طور مداوم امپدانس 50 اهم را از جریان مستقیم تا فرکانس‌های 6 گیگاهرتز حفظ می‌کند. این بدان معناست که هنگام اتصال به فرستنده-گیرنده‌ها و آنتن‌ها بدون ایجاد مشکل در سیگنال، عملکرد بسیار خوبی دارد. چیزی که این کابل را متمایز می‌کند، عامل سرعت بالای آن با مقدار 85٪ است که آن را در میان بهترین‌های این دسته قرار می‌دهد. عامل سرعت بالا باعث کاهش تأخیرهای فازی می‌شود که برای کاربردهایی که زمان‌بندی دقیق می‌طلبد، مانند همگام‌سازی شبکه‌های 5G، اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، بخاطر ساختار دو لایه محافظتی خود، این کابل تداخل الکترومغناطیسی را با بازدهی حدود 97٪ مسدود می‌کند. این سطح از محافظت در محیط‌هایی که نویز الکتریکی زیادی از تجهیزات مجاور وجود دارد، تفاوت چشمگیری ایجاد می‌کند.

تحلیل موج‌بر، تأیید می‌کند که تضعیف LMR400 در فرکانس 2 گیگاهرتز همچنان زیر 0.7 دسی‌بل بر هر 100 فوت باقی می‌ماند و در عین حال تمامیت محافظتی خود را حفظ می‌کند. این ترکیب برای کاربردهای پرمخاطره مانند:

• ایستگاه‌های پایه سلولی در نزدیکی خطوط فشار قوی
• لینک‌های ماهواره‌ای که نیاز به نسبت سیگنال به نویز بالا (SNR) دارند
• ارتباطات نظامی که نیاز به محافظت درجه TEMPEST دارند

دوام و مقاومت در برابر شرایط محیطی برای استفاده قابل اعتماد در فضای باز

کابل LMR400 برای کار در شرایط سخت طراحی شده است و دارای روکش پلی‌اتیلن فوم مقاوم در برابر UV است که به‌طور قابل اعتمادی در دمایی از منفی 55 درجه سانتی‌گراد تا مثبت 85 درجه سانتی‌گراد کار می‌کند. آنچه این کابل را متمایز می‌کند، انعطاف‌پذیری آن در شرایط سخت است. شعاع خمش حداقل تنها یک اینچ است، بدین معنا که نسبت به کابلهای استاندارد RG213 در فضاهای تنگ تا حدود یک چهارم بهتر عمل می‌کند. آزمایش‌های میدانی در امتداد خطوط ساحلی نیز چیزهای چشمگیری نشان داده‌اند. هنگامی که این کابل‌ها با تکنیک‌های پایانه‌گذاری مناسب و به‌درستی نصب شوند، عمر مفید آن‌ها به‌خوبی از ده سال فراتر رفته است. کانکتورهای درزبندی‌شده واقعاً عملکرد خوبی دارند و حتی در شرایطی که رطوبت به تقریباً 100 درصد می‌رسد، از نفوذ آب جلوگیری می‌کنند. این سطح از عملکرد در مکان‌هایی که شرایط آب‌وهوایی دائماً دوام تجهیزات را به چالش می‌کشد، اهمیت زیادی دارد.

کاربردها و پذیرش صنعتی LMR400 در سیستم‌های مخابراتی مدرن

شبکه‌های بی‌سیم، زیرساخت 5G و پیاده‌سازی Wi-Fi 6 با استفاده از LMR400

با تضعیف بسیار کم (به اندازه 0.65 دسی‌بل/100 فوت در 2.4 گیگاهرتز)، LMR400 به‌طور گسترده در سیستم‌های بی‌سیم با عملکرد بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. محافظت قوی آن انتقال سیگنال تمیز را در شبکه‌های متراکم 5G سلول‌های کوچک و Wi-Fi 6 تضمین می‌کند. شبکه‌های شهری 5G به مقاومت محیطی و ثبات امپدانس آن متکی هستند تا همگام‌سازی را در ارتباطات موج میلی‌متری حفظ کنند.

بر اساس تحلیل صنعتی سال 2023، بیش از 62 درصد از اپراتورهای مخابراتی به دلیل تطبیق دقیق 50 اهمی و VSWR کمتر از 1.3 تا فرکانس 6 گیگاهرتز، از LMR400 در اتصالات بین پشت‌بام و ایستگاه‌های پایه استفاده می‌کنند. این سازگاری، ادغام با آرایه‌های MIMO با ظرفیت بالا و سیستم‌های آنتن توزیع‌شده در معماری شهرهای هوشمند را پشتیبانی می‌کند.

ارتباطات ماهواره‌ای و پشتیبانی سلولی که به عملکرد کم‌تلفاتی متکی هستند

ایستگاه‌های زمینی ماهواره از عامل سرعت ۸۸٪ و هسته آلومینیومی روکش‌دار مسی LMR400 بهره می‌برند که زمان‌بندی دقیق برای ردیابی ماهواره‌های زمین‌ثابت را تضمین می‌کنند. روکش مقاوم در برابر فرابنفش از تخریب در نصب‌های در معرض دید جلوگیری می‌کند و نیاز به نگهداری برای برج‌های پشتیبانی دورافتاده را کاهش می‌دهد.

اندازه‌گیری‌های میدانی نشان می‌دهد که LMR400 در طول ۱۵۰ فوت کابل باند C (۳٫۷ تا ۴٫۲ گیگاهرتز) به ۹۵٪ حفظ صحت سیگنال دست می‌یابد که نسبت به انواع قدیمی هم‌محوری ۲۲٪ بهبود دارد. این قابلیت اطمینان برای عملیات حساس به تأخیر مانند تله‌متری وسایل نقلیه خودران و نظارت با پهپاد حیاتی است، جایی که افت جزئی سیگنال می‌تواند جریان داده‌های لحظه‌ای را مختل کند.

‫سوالات متداول‬

مزیت اصلی استفاده از کابل LMR400 نسبت به سایر کابل‌های هم‌محور چیست؟

LMR400 دارای تضعیف و اثربخشی محافظتی برتری است که آن را برای کاربردهای فرکانس بالا که به انتقالات طولانی‌مدت و قابل اعتماد نیاز دارند، ایده‌آل می‌کند.

عملکرد LMR400 در شرایط تنش محیطی چگونه است؟

LMR400 دارای روکش پلی‌اتیلن مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و طراحی انعطاف‌پذیر است که به آن امکان می‌دهد در شرایط سخت محیطی بیرونی مقاوم باشد و در عین حال یکپارچگی سیگنال پایداری را حفظ کند.

آیا LMR400 می‌تواند بدون استفاده از تکرارکننده‌ها، سیگنال را در فواصل طولانی منتقل کند؟

بله، به دلیل نرخ تلفات پایین، LMR400 قادر است فواصل طولانی‌تری را پشتیبانی کند، تا 37 درصد بیشتر از کابل‌های استاندارد RG213 در آستانه‌های تلفات یکسان، که نیاز به تکرارکننده‌ها را به حداقل می‌رساند.

آیا LMR400 برای زیرساخت 5G مناسب است؟

قطعاً، تضعیف پایین و مقاومت محیطی آن باعث می‌شود تا برای توسعه‌های متراکم 5G و شبکه‌های بی‌سیم شهری ایده‌آل باشد.