Blogi

Miksi ilmaeristeinen koaksiaalikaapeli on optimaalinen valinta 5G- ja mmWave-tukiasemissa

Alhaisen häviön fysiikka: miten ilmaeriste vähentää vaimennusta yli 2,5 GHz:ssä

Ilmaeristeiset koaksiaalikaapelit hyödyntävät ilman erittäin alhaista dielektristä vakioita (noin 1), joka on alhaisin kaikista käytännöllisistä eristeistä, ja siksi ne soveltuvat erinomaisesti signaalihäviön vähentämiseen yli 2,5 GHz taajuuksilla. Perinteisiin vaihtoehtoihin, kuten vaahto- tai kiinteään polyeteenieristeeseen verrattuna, ilma ei aiheuta merkittävää molekulaarista polarisaatiota, joten se absorboi huomattavasti vähemmän energiaa. Noin 6 GHz:n taajuudella tämä voi vähentää signaalin vaimennusta lähes 40 %. Korkeammilla millimetriaaltoalueilla tämä ominaisuus on erityisen tärkeä, koska signaalihäviö pahenee paljon nopeammin taajuuden kasvaessa. Käytännön testit osoittavat, että nämä ilmaeristeiset kaapelit säilyttävät noin 92 %:n signaalin laadusta, vaikka signaali kulkee 100 metriä 28 GHz:n taajuudella. Tämä on huomattavasti parempi kuin useimmissa vaahtoytimisissä kaapeleissa, joiden suorituskyky laskee yleensä alle 70 %. Näin puhtaan signaalin ylläpitäminen on ratkaisevan tärkeää modernien verkkojen käyttämille edistyneille modulaatiomenetelmille ja erityisen tärkeää 5G-takajärjestelmien viiveen pitämiseksi matalana.

Lämmönvakaus ja suuri tehonkäsittelykyky tiheisiin kaupunkialueiden 5G-tukiasemiin

Kaupunkialueilla 5G-tukiasemat käyttävät yleensä lähetystehoja, jotka ylittävät 200 wattia, mikä tarkoittaa, että niillä on todella tarve tehokkaille lämmönhallintaratkaisuille. Ilmalla eristetyt koaksiaalikaapelit ovat yleistyviä, koska niiden ontto ydin mahdollistaa noin kolme kertaa nopeamman lämmön poistumisen verrattuna perinteisiin kiinteällä täytteellä varustettuihin ratkaisuihin. Jäykille kaapeleille tyypillistä on, että niiden lisäysvaimennus pysyy alle 0,05 dB:n koko teollisuuslämpötila-alueella, joka ulottuu miinus 40 asteesta Celsius-asteikolla aina plus 85 asteeseen. Tämä on erittäin tärkeää katolle asennetuille laitteille, joissa suora auringonvalo voi aiheuttaa vakavia lämpenemisongelmia. Puolijoustavien kaapelien osalta ne säilyttävät impedanssin vakaana ja VSWR-suhteen alle 1,15:1, vaikka niitä taivutettaisiin tiukasti kulmien ympäri. Tämä auttaa estämään ärsyttävät PIM-ongelmat, jotka ilmenevät kompaktien antenniryhmien integroinnin yhteydessä. Kaikki nämä ominaisuudet yhdessä takkaavat, että verkot pysyvät luotettavasti käytössä. Ja totuus on, että operaattoreilla ei ole varaa olla pois linjoilta, koska keskeytykset maksavat heille noin 740 000 dollaria joka tunti, kuten viime vuoden Ponemon-instituutin tutkimus osoitti.

Parhaat vahvistetut ilmalla eristetyt koaksiaalikaapelityypit kantoasemien asennukseen

Jäykät ilmalla eristetyt johdot: Tarkka suorituskyky 3,5 GHz:ssä ja sen yli

Jäykät ilmaeristeiset koaksiaalikaapelit tarjoavat erittäin alhaisen signaalihäviön kiinteisiin syöttökaapeleihin, jotka toimivat yli 2,5 GHz:n taajuuksilla. Näiden kaapeleiden erityispiirre on saumaton ulkoinen johtosuunnitelma, joka pitää ilmarajan geometrian tasaisena koko matkan. Tämä johdonmukaisuus vähentää signaalihäviötä noin 30 % verrattuna vastaaviin vaahtoytimisiin kaapeleihin käytettäessä millimetriaaltotaajuuksilla. Kaikille, jotka käsittelevät signaaleja 3,5 GHz:ssä ja sen yläpuolella, tämä tarkkuustaso tarkoittaa parempaa signaalin eheyttä kokonaisuudessaan. Siksi monet teleoperaattorit suosivat näitä kaapeleita makrobase station -antennien syöttöjohdoina, varsinkin kun linkkihäviö voi olla niin rajoittava tekijä. Jotta kaikki toimisi sujuvasti, monet valmistajat ovat alkaneet ottaa käyttöön painejärjestelmiä, jotka säilyttävät kuivan ilman kaapelin sisällä noin 3–5 paunan paineessa neliötuumassa. Nämä järjestelmät estävät kosteuden pääsyn ja auttavat pitämään jännitteen seisovan aallon suhteen hallinnassa myös kovissa sääolosuhteissa. Asennus ei kuitenkaan ole ilman haasteita. Teknistä henkilökuntaa on noudatettava tiukkoja taivutussädeohjeita asennuksen aikana. Mutta vaikka nämä vaatimukset ovatkin olemassa, jäykät ilmaeristeiset kaapelit erottuvat edelleen pitkällä käyttöiällään ja erinomaisella vaihevakaudella, mikä tekee niistä ideaalisen ratkaisun pysyviin torniasennuksiin, joissa luotettavuus on tärkeintä.

Puolijoustavat ilmadieläktriset vaihtoehdot: Asennustoteutettavuuden ja 24–28 GHz tehokkuuden tasapainottaminen

Puolijoustavat ilmalla eristetyt kaapelit sijoittuvat suorituskyvyltään ja asennettavuudeltaan jotain keskitasoa korkeimman suorituskyvyn ja helpon asennettavuuden välimaastossa, erityisen hyödyllisiä tiheiköissä kaupungeissa ja rakennusten sisällä, missä pienten solujen asentaminen on tarpeen. Aaltoputkesta valmistettu ulompi johto antaa näille kaapeleille mahdollisuuden taipua niin jyrkästi kuin kahdeksan kertaa oman halkaisijansa, mikä mahdollistaa jälkiasennukset myös vilkkaille katokille ja siistiin asennuksiin tilallisesti rajoitetuille konehuoneille. Testit ovat osoittaneet noin 0,6 dB:n häviön jokaista 30 metriä kohti taajuuksilla, jotka saavuttavat 28 GHz:n, joten datan siirtokapasiteetti säilyy vahvana kompromisseja tekemättä. Näissä kaapeleissa on tarkasti muotoiltuja välilohkoja dielektriselle materiaalille, estäen keskijohtimen liikkumisen värähtelyn tai lämpötilanmuutosten aikana, ja täten pitäen signaalin laadun vakiona pitkän ajan. Vaikka ne aiheuttavatkin hieman enemmän signaalihäviötä verrattuna jäykkiin vastineisiin, puolijoustavat kaapelit tarjoavat edelleen paras yhdistelmä radioaaltojen suorituskykyä, fyysistä joustavuutta ja asennusnopeutta useimmissa tilanteissa taajuusalueella 24–28 GHz.

Käytännön suorituskyky: Ilmaeristeinen koaksiaalikaapeli vs. vaahtomuovinen PE perusasemaskenarioiden yhteydessä

CBRS-kaistan kenttävalidointi: 22 % alhaisempi polun häviö 120 metrin matkalla taajuudella 3,7–3,98 GHz

Kenttätestit CBRS-kaistoilla ovat osoittaneet, että ilmalla eristetyt koaksiaalikaapelit toimivat selvästi paremmin kuin polyeteenivaahtoon perustuvat vastaavat. Kun tarkastellaan syöttöjohtoja noin 120 metrin pituisina, jotka toimivat taajuuksilla 3,7–3,98 GHz, verkkoyhtiöt ovat jatkuvasti havainneet noin 22 %:n laskun signaalihäviössä. Tämä johtuu siitä, että ilmalla on lähes täydelliset dielektriset ominaisuudet (suhteellinen permittiivisyys lähellä arvoa 1,0) verrattuna vaahdotettujen materiaalien luontaiseen kitkaan ja signaalin heikkenemiseen. Parempi signaalin laatu tarkoittaa, että tornit voivat lähettää vahvempaa signaalia yleisesti ottaen. Taakkaisten kaupunkialueiden ruuhkautuneessa soluliikenteessä tämä johtaa 15–30 %:n lisäykseen datansiirrossa kohden kantaverkon tukiasemaa. Lisäksi peittoalue laajenee luonnollisesti ilman tarvetta ylimääräisille laitteille, kuten toistimille. Teleoperaattoreille nämä edut tarkoittavat, että uutta infrastruktuuria voidaan ottaa käyttöön nopeammin, tehoalueet toimivat tehokkaammin mutta kestävät pidempään, ja kokonaiskustannukset laskevat merkittävästi. Taloudelliset hyödyt ovat myös melko selkeät, sillä takaisinmaksuajat tulevat 3–5 vuotta aikaisemmin kuin odotettiin, koska laitteiston vaihtotarve viivästyy ja palvelutasosopimusten noudattaminen paranee.

Ilmaeristeen koaksiaalikaapelin asennus- ja ympäristövaatimukset

Kosteen tunkeutumisen estäminen, paineistus ja ulkokäytön luotettavuus pitkissä johdoissa

Ilmalla eristettyjen koaksiaalikaapelien signaalinlaadun säilyttäminen riippuu olennaisesti kuivasta ja stabiilista tilasta, jossa dielektrinen materiaali sijaitsee. Ulkolasennuksissa ja pidemmissä kaapelointijaksoissa tarvitaan jatkuva kuiva ilmanpaine 3–5 paunaa neliötuumaa kohden kondensoitumisongelmien estämiseksi. Jopa pienet määrät kosteutta voivat aiheuttaa vakavia signaalihäviöitä, jopa 15–20 desibeliä vain 100 metrin matkalla käsiteltäessä korkeataajuista mmWave-signaalia. Liittimien tiivistämisen yhteydessä asentajat käyttävät tyypillisesti kahden kerroksen suojaa: ensin kierretään silikoniitsesulautuva teippi, jonka jälkeen peitetään UV-kestävillä kutistemuoveilla, joissa on liimakerros sisällä. Kiinteiden kaapelien osalta, jotka kulkevat seinien läpi tai rakennusten poikki, oikeaan asennukseen kuuluu tippalenkkien luominen sekä venttiiliventtiilien asentaminen alaspäin, jotta mahdolliset vesipisarat putoavat pois ennen kuin pääsevät paineistettuun sisäalueeseen. Pidemmillä vaakasuorilla janoilla yli 30 metriä on suositeltavaa asentaa laajennusliitokset noin 15–20 metrin välein. Tämä auttaa hallitsemaan lämpötilanmuutoksia rikkomatta tiivistystä. Katsottaessa todellisia kenttäraportteja rannikon läheisyydessä olevilta alueilta, joissa kosteus on aina korkea, havaitaan, että hyvin paineistetut järjestelmät kestävät noin 8–10 vuotta pidempään verrattuna järjestelmiin, joissa tätä suojaa ei ole. Vaikka jotkut saattavat pitää paineistusta vain lisäominaisuutena, kokemuksella varustetut asentajat tietävät, että se on itse asiassa välttämätön tekijä järjestelmien luotettavan toiminnan takaamiseksi pitkän aikavälin.

UKK-osio

• Mikä on ilmadikelektrisen koaksiaalikaapelin käytön pääetulyöntiasema 5G-verkoissa?
  Ilmadikelektriset koaksiaalikaapelit tarjoavat alhaisemman signaalin vaimenemisen ja paremman lämpöhallinnan, mikä tekee niistä ideaalisia korkeataajuussovelluksia kuten 5G:ää varten.
• Kuinka ilmadikelektriset kaapelit hallinnoivat lämpötilaa paremmin kuin muut kaapelityypit?
  Ilmadikelektristen kaapelien ontto ydin mahdollistaa tehokkaamman lämmön poistumisen, mikä on ratkaisevan tärkeää kaupunkien 5G-tukiasemissa käytettävien korkeiden tehotasojen hallinnassa.
• Mitkä ovat ilmadikelektristen koaksiaalikaapelien asennukseen liittyvät haasteet?
  Asennuksen yhteydessä on noudatettava tiukkoja taivutussädeohjeita ja käytettävä paineistusjärjestelmiä kosteuden tunkeutumisen estämiseksi.
• Miksi ilmadikelektrisiä kaapeleita suositaan vaahtomuovisten polyeteenikaapelien sijaan?
  Ilmadikelektriset kaapelit tarjoavat paremman signaalin laadun ja alhaisemman vaimennuksen, mikä parantaa tiedonsiirtonopeutta ja kattavaa aluetta lisäämättä infrastruktuuria.