Blogi

RF-koaksiaaliset syöttökaapelit: alhainen vaimennus makrosivujen yhteyttä varten

Miksi 7/8” ja 1-1/4” rypistetyt koaksiaaliset syöttökaapelit hallitsevat tehokkaita 4G/5G-makroasennuksia

Suuritehoisille makrosolmuasemille, erityisesti niille, jotka käsittelevät 4G LTE:tä ja 5G NR:ää keskitaajuuksilla noin 3,5 GHz:ssä, suurempien halkaisijoiden aaltomuotoisia koaksiaalisyöttökaapeleita on käytetty melko paljon standardikäytäntönä. Tällä taajuusalueella 7/8 tuuman kaapelit vähentävät signaalihäviötä noin 40 prosenttia verrattuna tavallisiin puolen tuuman vaihtoehtoihin. Siirtyminen 1-1/4 tuuman versioihin vähentää häviöitä vielä noin neljänneksen. Tämä suorituskyky on erittäin tärkeää, kun signaaleja siirretään pystysuunnassa yli 30 metrin etäisyyksillä, mikä tapahtuu jatkuvasti torniasennetuissa laitteistoissa. Näiden kaapeleiden kuparivaippa estää yli 90 dB:n sähkömagneettista häiriötä, jolloin ne toimivat hyvin myös tiheässä langattomassa ympäristössä. Erityinen aaltomuotoinen rakenne auttaa hallitsemaan yli 100 watin jatkuvasta lähetystehosta aiheutuvaa lämpenemistä, joten kaapelin sähköiset ominaisuudet eivät muutu ja signaalin laatu ei heikkene. Nämä kaapelit osoittavat johdonmukaisesti alhaisen signaalihäviön alle 3 dB per 100 metriä 3,5 GHz:ssä, ja ne ovat lisäksi riittävän kestäviä kestämään karua käsittelyä sekä säilyttämään 50 ohmin impedanssin. Vuoden 2023 teollisuuskertomusten mukaan noin kolme neljäsosaa kaikista maailman 5G-makroinfrastruktuureista käyttää tätä tyyppiä olevaa kaapelointiratkaisua Global Mobile Infrastructure Association -järjestön tekemien kyselyjen mukaan.

Kupari- ja vaahto-PE-eriste: vaimennus-, PIM- ja lämpövakausten väliset kompromissit 3,5 GHz:n NR-taajuudella

Eristeaineen valinta muokkaa perustavanlaatuisesti syöttökaapelin käyttäytymistä 3,5 GHz:n taajuudella – keskeisellä taajuusalueella 5G NR:n mid-band-kapasiteetille. Vaikka sekä kiinteä kupari että vaahtopolyyteeni (vaahto-PE) täyttävät IEC 61196-1 -määritykset, niiden käyttökelpoiset kompromissit edellyttävät tarkkoja järjestelmätasoisia päätöksiä:

Kuparidielektrikat tarjoavat erinomaisen signaalin vaimennuksen, mikä tekee niistä erinomaiset pitkien pystysuoraisten syöttöjohdintojen käyttöön. Kuitenkin niillä on haittapuolensa PIM-tasojen osalta, jotka lähestyvät noin -155 dBc:ta, erityisesti kun niitä altistetaan mekaaniselle rasitukselle tai värähtelyille. Vaahtomuoviset PE-materiaalit puolestaan voivat saada PIM-tasot noin -165 dBc:een yhtenäisten rajapintojen ja rajapintojen epälineaarisuuden vähentymisen ansiosta. Näillä materiaaleilla on kuitenkin ongelmana kostean ilmaston aiheuttama nopeampi kosteuden imeytyminen sekä taipumus muuttaa dielektrisiä vakioita, kun lämpötilat ylittävät 65 astetta Celsius-asteikolla, mikä vaikuttaa vaihevakautta etenkin ulkokoteloiden osalta, joissa esiintyy lämpötilan vaihteluita. Valinta vaihtoehtojen välillä tehdessään insinöörien tulee ottaa huomioon kohteen erityiset olosuhteet. Kuparia kannattaa käyttää korkeiden tornien asennuksiin, joissa kaapelien pituudet ovat pitkät ja lämpötilan vaihtelut merkittäviä. Vaahtomuovista PE:tä suositellaan lyhyempiin asennuksiin, joissa värähtelyt ovat herkkä asia, erityisesti monikanavajärjestelmissä, joissa erittäin alhaiset PIM-tasot ovat ehdottoman välttämättömiä asianmukaisen toiminnan kannalta.

PIM-kriittinen suunnittelu: Signaalin eheyden varmistaminen monikanavaisissa 4G/5G-syöttökaapelijärjestelmissä

PIM-rajan -165 dBc saavuttaminen: Materiaalit, liittimet ja asennuksen parhaat käytännöt

Passiivisen intermodulaation (PIM) tason pitäminen alle -165 dBc on erittäin tärkeää, kun pyritään saavuttamaan hyvä spektritehokkuus monikanavaisten 4G/5G-verkkojen yhteydessä. Jos PIM nousee tämän arvon yli, verkon kapasiteetti laskee noin 20 %:a käyttäjätiheissä alueilla, koska kolmannen asteen intermodulaatiotaajuudet häiritsevät vastaanottoalueita. Parhaat syöttöjärjestelmät ratkaisevat tämän ongelman kolmella päämenetelmällä. Ensinnäkin ne käyttävät happiamatonta kuparijohdinta, mikä vähentää epälineaarista virran aiheuttamaa häiriötä. Toiseksi puristusliittimiä käytetään juotettujen liittimien sijaan, koska pienet raot juotosliitosten välissä heikentävät PIM-suorituskykyä huomattavasti – tyypillisesti noin 30 dBc paremmalla suorituskyvyllä. Kolmanneksi oikea asennustorque, joka on ±10 % määritetystä arvosta, estää muodonmuutoksia mekaanisen rasituksen vuoksi liitäntäkohdissa. 3GPP TR 38.811 -määritelmiä RF-komponenteille tarkasteltaessa insinöörien on myös kiinnitettävä huomiota asioihin kuten ruuvimaisiin uraviivoihin ja tasalaatuisiin dielektrisiin materiaaleihin. Nämä tekijät ovat ratkaisevia hyvien PIM-ominaisuuksien säilyttämisessä, vaikka lämpötilat vaihtelevat tai useita taajuuskaistoja käytetään samanaikaisesti.

Käytännön PIM-vikatilat: Korroosio, vääntömomentin vaihtelu ja mikrosärjen aiheuttama vääristymä

Kenttätestit ovat paljastaneet kolme pääasiallista syytä PIM-viasteisiin aktiivisissa syöttöjärjestelmissä eri käyttökohteissa. Suurin ongelma johtuu ilman aiheuttamasta korroosiosta, erityisesti kun kloridit aiheuttavat hapettumista liitäntäkohdissa. Tämä luo epälineaarisia liitoksia, jotka voivat lisätä signaalihäiriöitä jopa 15 dBc verran rannikkoalueilla tai teollisuusalueilla. Yksi yleinen ongelma on asennustorqueen väärinkäyttö, joka johtaa epäjohdonmukaiseen kontaktiresistanssiin. Tällöin havaitaan RF-vuotoa ja vähentynyttä siirtokapasiteettia, mikä usein yhtyy oudosti verkon suorituskykyyn liittyviin mittareihin. Mahdollisesti hankalin ongelma liittyy hyvin pieniin rakoihin (alle 0,1 mm) johtimien ja eristeaineiden välillä tai liittimen napojen ja niiden sokkelien välillä. Nämä pienet tilat toimivat kuin ei-toivottuja diodeja altistuessaan voimakkaille RF-signaaleille, mikä aiheuttaa laajalle levinnyttä intermodulaatiohäiriötä. Ericssonin viimeisimmän kenttäluotettavuustutkimuksen mukaan nämä kolme ongelmaa yhdessä aiheuttavat yli 20 %:n kapasiteettihäviöstä, joka liittyy PIMiin kaupunkien solukkomastoissa. Näiden ongelmien torjumiseksi operaattorit käyttävät yleensä typen paineistusta ulkokäyttöisten liittimien suojaamiseksi, lasertekstuurointia kosketuspintojen parantamiseksi ja automaattisia väännön tarkistimia alustusvaiheessa.

Kuituoptiset syöttökaapelivaihtoehdot tiheään ja tulevaisuudensuuntaiseen asennukseen

Taipuvalle kuitukaapelille soveltuvat syöttökaapelit sisätilojen mikroverkkopisteisiin ja pieniin kaupunkikohteisiin

Sisätilojen mikroverkkopisteet, DAS-järjestelmät ja tiiviit kaupunkiympäristön pienisolut kohtaavat usein tilallisia rajoituksia ja signaalitehon haasteita. Tässä tilanteessa taipuvan kuitukaapelin (BIF) syöttökaapelit tarjoavat ratkaisun moniin ongelmiin, joita perinteiset koaksiaaliratkaisut aiheuttavat. BIF-teknologia vähentää todellisuudessa minimikäyrän säteen noin 5 mm:iin, mikä on noin 70 % parempi kuin tavallisilla yksimuotoisilla kuiduilla. Tämä tekee suuren eron laitteiden asennuksessa kapeisiin tiloihin, kuten hissikaivoihin, seinien taakse tai edes ruuhkautuneisiin toimistoympäristöihin, joissa on paljon kalusteita. Ja parasta kaikesta? Signaalin häviöt pysyvät selvästi alle kriittisen 0,1 dB:n rajan kaikkien näiden mutkien jälkeen.

Tärkeimmät edut ovat seuraavat:

• Tilankäytön optimointi : 250-µm BIF-ytimet mahdollistavat 40 % pienemmät kaapelihalkaisijat verrattuna standardisuunnitteluun – ratkaisevan tärkeää vanhojen rakennusten jälkiasennuksessa
• Luotettavuus : Säilyttää <0,5 dB/km vaimennuksen yli 100 tiukkaa taivutusta kierrettyinä, ITU-T G.657.A1 -testiprotokollien mukaisesti
• Turvallisuusvaatimusten noudattaminen : Savuton nollahalogeini (LSZH) ulkokotelo täyttää IEC 61034- ja UL 1666-paloturvallisuusstandardit sisäkäyttöön

BIF-syöttökaapelit toimivat aallonpituusjakomonikoinnin (WDM) kanssa aina 1625 nm:iin asti, mikä tarkoittaa, että ne sopivat täydellisesti tuleviin 5G-Advanced- ja jopa 6G-fronthaul-järjestelmiin. Kaapelit on suunniteltu kestämään puristavia voimia hyvin yli 400 N/cm IEC 60794-1-2 E3 -standardin mukaisesti, ja testit osoittavat niiden toimivan erinomaisesti vilkkaille kaupunkialueille, joilla jalankulku on runsasta. Näissä kaapeleissa ei kehity taipumisen aiheuttamia pieniä halkeamia, jotka usein aiheuttavat ongelmia, joten teknikoiden täytyy korjata asioita noin 35 % harvemmin kuin muiden vaihtoehtojen kanssa. Lisäksi ne liittyvät helposti vaivattomasti sekakäyttöön asennettuihin kupari- ja kuiturakenteisiin, joita monet yritykset ja kaupungit ovat jo asentaneet.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on 7/8" ja 1-1/4" koaksiaalisyöttökaapelien pääasialliset edut 4G/5G-verkkojen käytössä?

Pääetulyt ovat signaalin menetyksen vähentäminen yli 40 %, erinomainen sähkömagneettisen häiriön suojaukset ja kyky kestää yli 100 watin jatkuvasta lämmöntuotannosta.

Miten kiinteä kupari ja vaahtomuovinen PE-eriste eroavat toisistaan suorituskyvyn osalta?

Kiinteät kuparieristeet tarjoavat erinomaisen signaalin vaimennuksen, mutta voivat aiheuttaa korkeampia PIM-tasoja mekaanisen rasituksen alaisina. Vaahtomuoviset PE-eristeet tarjoavat matalamman PIM:n, mutta voivat aiheuttaa ongelmia lämpötilan ja kosteuden suhteen.

Mikä aiheuttaa PIM-viat syöttöjärjestelmissä?

PIM-viat johtuvat usein ilmakehän aiheuttamasta korroosiosta, asennustorquesta, joka ei ole oikea, sekä mikrovälien aiheuttamista vääristymistä. Tämä johtaa lisääntyneeseen signaalivääristymään ja verkoston kapasiteetin laskuun.

Miksi joku valitsisi taipumiseen kestäviä kuitukaapeleita perinteisten koaksiaalikaapeleiden sijaan?

Taipumiseen kestävät kuitukaapelit tarjoavat parempaa joustavuutta tiukoissa tiloissa, säilyttävät matalat signaalin menetykset ja noudattavat tuliturvallisuusstandardeja, mikä tekee niistä erittäin soveltuvia sisäkäyttöön.