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आरएफ फीडर केबल्स को समझना: मुख्य कार्य और प्रकार

आरएफ फीडर केबल्स क्या हैं और वे सेलुलर नेटवर्क में कैसे काम करते हैं?

आरएफ फीडर केबल्स सेलुलर नेटवर्क के महत्वपूर्ण हिस्सों जैसे एंटीना और बेसबैंड यूनिट के बीच रेडियो आवृत्ति संकेतों को आगे-पीछे ले जाते हैं। अधिकांश समाक्षीय (कोएक्शियल) डिज़ाइन के अंदर चार मुख्य भाग होते हैं - केंद्र में एक तांबे के तार से शुरू होकर, फिर एक परावैद्युत पदार्थ से लपेटा जाता है जो इसके रूप में काम करता है। उसके चारों ओर अवांछित हस्तक्षेप को रोकने के लिए धातु कवच होता है, जिसे भौतिक क्षति से बचाने के लिए बाहरी जैकेट द्वारा सुरक्षित किया जाता है। कवच का हिस्सा काफी महत्वपूर्ण है क्योंकि यह विद्युत चुम्बकीय शोर से बचाता है, जबकि परावैद्युत उचित विद्युत गुणों को बनाए रखकर सब कुछ सुचारू रूप से काम करने में मदद करता है। जब हम विशेष रूप से 5G की बात करते हैं, तो इन कम नुकसान वाले केबल्स की बिल्कुल आवश्यकता होती है क्योंकि इन्हें मार्ग में बहुत अधिक संकेत कमजोरी के बिना अत्यधिक उच्च आवृत्ति की मिलीमीटर तरंगों को संभालने की आवश्यकता होती है।

सामान्य समाक्षीय केबल प्रकार: RG बनाम LMR श्रृंखला

दूरसंचार ऑपरेटर मुख्य रूप से दो प्रकार के समाक्षीय फीडर केबल्स को तैनात करते हैं:

श्रृंखला	अस्तित्व ह्रास (dB/100ft @ 2GHz)	उपयोग मामला
Rg	6.8–9.1	लघु-दूरी के आंतरिक संपर्क
LMR	2.2–3.7	कम नुकसान वाले बाहरी तैनाती

एलएमआर केबल मानक आरजी किस्मों की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर लगभग 23% कम सिग्नल नुकसान प्रदान करती हैं, जिससे इन्हें 100 फीट से अधिक लंबी केबल दूरी वाले 5G मैक्रो साइटों के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है।

प्रतिबाधा की व्याख्या: टेलीकॉम अनुप्रयोगों में 50 ओम बनाम 75 ओम

जब सिस्टम में इम्पीडेंस मिसमैच होता है, तो सिग्नल सही ढंग से आगे नहीं बढ़ पाते और वापस परावर्तित हो जाते हैं, जिससे नेटवर्क के संचालन की दक्षता प्रभावित होती है। प्रसारण टीवी के क्षेत्र में काम करने वाले अधिकांश लोग अभी भी 75 ओम की केबल का उपयोग करते हैं क्योंकि वे उस अनुप्रयोग के लिए अच्छी तरह से काम करती हैं। लेकिन सेल टावरों और अन्य वायरलेस बुनियादी ढांचे की बात आती है, तो आजकल लगभग सभी 50 ओम की केबल को तरजीह देते हैं। ये 75 ओम की केबल की तुलना में काफी अधिक शक्ति संभाल सकती हैं, कभी-कभी 5 किलोवाट तक, और इस दौरान सिग्नल की शक्ति कम खोती हैं। जनवरी 2024 में जारी एक हालिया उद्योग रिपोर्ट के अनुसार, प्रत्येक 10 में से लगभग 9 दूरसंचार कंपनियां एंटीना और उनकी रिमोट रेडियो यूनिट (RRU) के बीच 50 ओम की केबल स्थापित करती हैं। आधुनिक सेलुलर नेटवर्क की मांगों को देखते हुए यह पसंद तार्किक है।

सिग्नल क्षीणन को कम करना: केबल की लंबाई, मोटाई और आवृत्ति में हानि

दूरी और आवृत्ति के साथ सिग्नल नुकसान कैसे बढ़ता है

जैसे-जैसे संकेत अधिक दूरी तक यात्रा करते हैं और उच्च आवृत्तियों पर काम करते हैं, वे स्वाभाविक रूप से शक्ति खो देते हैं। केबल के प्रत्येक 100 फीट के लिए यह गिरावट आमतौर पर 0.2 से 1.5 डीबी के बीच होती है, हालाँकि यह इस बात पर निर्भर करता है कि हम किस प्रकार की केबल की बात कर रहे हैं और वह किस आवृत्ति रेंज में काम कर रही है। उदाहरण के लिए, 900 मेगाहर्ट्ज़ पर लीजिए — सामान्य पुरानी कोएक्स केबल्स में केवल 100 फीट के बाद लगभग 11 डीबी का सिग्नल ड्रॉप देखा जाता है, जबकि नई फैंसी लो लॉस केबल्स इसे लगभग 8 डीबी तक घटा देती हैं। जब हम उच्च आवृत्तियों पर जाते हैं तो स्थिति और खराब हो जाती है। 2 गीगाहर्ट्ज़ से नीचे के पुराने 4G सिग्नल्स की तुलना में 3.5 गीगाहर्ट्ज़ बैंड पर चल रहे 5G को देखिए, नई तकनीक लगभग 2.5 गुना अधिक सिग्नल नुकसान का सामना करती है। वास्तव में इन नुकसानों के व्यवहार के दो अलग-अलग तरीके हैं। जब हम केबल की लंबाई के बारे में बात करते हैं, तो सिग्नल उस दूरी के सीधे अनुपात में कमजोर हो जाता है जितनी दूर वह यात्रा करता है। लेकिन आवृत्ति अलग तरीके से काम करती है — यह सिर्फ थोड़ा खराब नहीं होता, बल्कि जैसे-जैसे हम ऊपर जाते हैं, यह घातीय रूप से बदतर होता जाता है। इसलिए अगर कोई अपनी केबल की लंबाई दोगुनी करने की कोशिश करता है, तो वह अपने सिग्नल नुकसान को भी दोगुना कर देगा। और बिना गंभीर सिग्नल समस्याओं के उससे भी आगे बढ़ने के बारे में सोचना छोड़ दीजिए।

इष्टतम प्रदर्शन के लिए केबल व्यास और अपवर्जन का संतुलन

बड़े व्यास वाले केबल अपवर्जन को कम करते हैं लेकिन कठोरता और लागत में वृद्धि करते हैं। उदाहरण के लिए, 3 गीगाहर्ट्ज़ पर 0.25-इंच संस्करण की तुलना में 0.5-इंच केबल संकेत हानि को 40% तक कम कर देता है। हालाँकि, मोटे केबल तंग स्थानों में मार्गदर्शन के लिए कठिन होते हैं। ऑपरेटर अक्सर निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करके व्यापार-ऑफ़ का आकलन करते हैं:

व्यास (इंच)	लचीलापन रेटिंग	3 गीगाहर्ट्ज़ पर अपवर्जन (डीबी/100 फीट)
0.25	उच्च	6.8
0.5	मध्यम	4.1
0.75	कम	2.9

4G और 5G बैंड में आवृत्ति-निर्भर हानि विशेषताएँ

आज के नेटवर्क इंफ्रास्ट्रक्चर को 600 MHz से लेकर 40 GHz तक की विस्तृत आवृत्ति सीमा में संकेतों को संभालने की आवश्यकता होती है। सामान्य केबल इंस्टालेशन का उपयोग करते हुए 700 और 2600 MHz के बीच संचालित पुरानी 4G LTE तकनीक आमतौर पर प्रति 100 फीट में लगभग 3 से 8 dB तक संकेत क्षय का अनुभव करती है। नई तकनीकों पर विचार करने पर स्थितियां और जटिल हो जाती हैं। 3.5 GHz पर 5G मध्य-बैंड उसी दूरी पर कभी-कभी 12 dB तक पहुंचने वाले नुकसान का सामना करता है। और फिर 24 से 40 GHz की सीमा में उच्च आवृत्ति मिलीमीटर तरंगें हैं, जिन्हें खतरनाक 15 dB गिरावट के स्तर से ऊपर संकेत शक्ति बनाए रखने के लिए विशेष अत्यंत कम नुकसान वाली केबल की आवश्यकता होती है। वास्तविक दुनिया में तैनाती के निर्णयों के लिए ये अंतर बहुत महत्वपूर्ण हैं।

फीडर लाइनों में संकेत क्षय को कम करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाएं

1. केबल रन को न्यूनतम करें : आवृत्ति के आधार पर 50 फीट तक की लंबाई कम करने से संकेत नुकसान में 30–55% की कमी आ सकती है
2. पूर्व-कनेक्टरीकृत केबल का उपयोग करें : फ़ील्ड स्थापना के दौरान निष्क्रिय इंटरमॉड्यूलेशन (PIM) के जोखिम को कम करने के लिए कारखाने में समाप्त असेंबली का उपयोग करें
3. तेज मोड़ से बचें : प्रतिबाधा में व्यवधान को रोकने के लिए केबल व्यास के 10 गुना या उससे अधिक वक्रता त्रिज्या बनाए रखें
4. कम नुकसान वाली सामग्री का चयन करें : ठोस पॉलीएथिलीन की तुलना में फोम परावैद्युत कोर उच्च आवृत्ति प्रदर्शन में 18–22% बेहतर प्रदान करते हैं

केबल विनिर्देशों को तैनाती की दूरी, आवृत्ति और पर्यावरणीय स्थितियों के साथ संरेखित करके ऑपरेटर तारता-संबंधित आउटेज को 67% तक कम कर सकते हैं, जबकि संक्रियात्मक दहलीज से ऊपर SNR (सिग्नल-टू-नॉइज़ रेश्यो) बनाए रख सकते हैं।

आधुनिक नेटवर्क के लिए आवृत्ति और बैंडविड्थ संगतता सुनिश्चित करना

4G LTE और 5G NR का समर्थन: आवृत्ति सीमा आवश्यकताएँ

आज के संचार नेटवर्क को फीडर केबल्स की आवश्यकता होती है जो 700 से 2600 मेगाहर्ट्ज़ तक की 4G LTE आवृत्ति सीमाओं के साथ-साथ 7.125 गीगाहर्ट्ज़ तक जाने वाले नए 5G NR सिग्नल को भी संभाल सकें। स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों पर विचार करते हुए, उचित कवरेज क्षेत्र और पर्याप्त डेटा क्षमता के बीच सही संतुलन प्राप्त करने के लिए Sub-6 गीगाहर्ट्ज़ सीमा अभी भी बहुत महत्वपूर्ण बनी हुई है। फिर 24 से 47 गीगाहर्ट्ज़ के बीच मिलीमीटर वेव आवृत्तियाँ हैं, जिनके लिए लगभग शून्य सिग्नल नुकसान वाली विशेष केबल्स की आवश्यकता होती है क्योंकि वे छोटी दूरी पर सबसे अच्छा काम करती हैं लेकिन विशाल बैंडविड्थ क्षमता प्रदान करती हैं। बदलती मांगों के साथ तालमेल बनाए रखने की कोशिश कर रहे नेटवर्क ऑपरेटरों के लिए, कई आवृत्ति बैंड का समर्थन करने वाली केबल्स रखना तर्कसंगत है क्योंकि इससे बुनियादी ढांचे के समय के साथ विकसित होने के साथ उपलब्ध स्पेक्ट्रम संसाधनों का अधिकतम लाभ उठाने में मदद मिलती है।

उच्च-डेटा-दर दूरसंचार की बैंडविड्थ मांग

5G चैनलों को प्रति कैरियर 100–400 MHz की बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है, जो LTE की 20 MHz सीमा से काफी अधिक है। सिग्नल विश्वसनीयता बनाए रखने के लिए, फीडर केबल VSWR अनुपात 1.5:1 से कम बनाए रखने में सक्षम होने चाहिए, जिससे प्रतिबिंब कम होंगे जो 4K वीडियो स्ट्रीमिंग और विशाल IoT डेटा प्रवाह को बाधित कर सकते हैं।

पुराने नेटवर्क समर्थन को भविष्य-सुरक्षित प्रदर्शन के साथ संतुलित करना

ऑपरेटरों को 5G-एडवांस्ड के लिए तैयार होते समय मौजूदा 3G और 4G सेवाओं के साथ संगतता बनाए रखनी चाहिए, जिसका उद्देश्य अधिकतम 10 Gbps तक का डेटा थ्रूपुट है। स्थिर प्रावस्था वाली केबलें, जिनमें स्थिर परावैद्युत गुण होते हैं, मिश्रित आवृत्ति वातावरण में विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करती हैं तथा MIMO और बीमफॉर्मिंग अनुप्रयोगों में प्रावस्था विरूपण को कम करती हैं।

नेटवर्क लचीलेपन के लिए बहु-बैंड फीडर केबलों का मूल्यांकन

द्वि-बैंड और त्रि-बैंड फीडर केबल ग्रामीण और शहरी क्षेत्रों के बीच संक्रमण क्षेत्रों में बुनियादी ढांचे की लागत में 30% तक की कमी ला सकते हैं। इष्टतम डिज़ाइन 600 MHz (LTE) और 3.5 GHz (5G) पर एक साथ संचरण का समर्थन करते हैं, जिसमें 40°C पर अस्तव्यस्तता 0.3 dB/m से अधिक नहीं होती है, जो वास्तविक दुनिया के तापीय भार के तहत कुशल संचालन सुनिश्चित करता है।

सिग्नल अखंडता बनाए रखना: PIM प्रदर्शन और स्थापना कारक

सेलुलर सिस्टम में निष्क्रिय अंतरमॉड्यूलेशन (PIM) की समझ

निष्क्रिय इंटरमॉड्यूलेशन, या संक्षेप में PIM, तब होता है जब निष्क्रिय घटकों में ये गैर-रैखिक बिंदु उन परेशान करने वाले हार्मोनिक सिग्नल को उत्पन्न करने लगते हैं जिनकी किसी को आवश्यकता नहीं होती। हम देख रहे हैं कि आजकल 5G नेटवर्क में यह समस्या वास्तव में बिगड़ रही है। 3.5 गीगाहर्ट्ज़ के आसपास उच्च आवृत्तियों पर छलांग लगाने से स्थिति और भी खराब होती है, जिससे पुरानी 4G तकनीक की तुलना में लगभग 15 से 20 प्रतिशत अधिक विकृति होती है। PIM समस्याओं के निवारण के दौरान फील्ड इंजीनियर कई सामान्य कारणों का सामना करते हैं। संक्षारित कनेक्टर एक बड़ी समस्या है, साथ ही स्थापना के बाद किसी ने ठीक से कसने की परवाह न करने वाले ढीले फिटिंग्स भी। और उन केबल असेंबली के बारे में मत भूलिए जो बस एक-दूसरे के साथ अच्छी तरह मेल नहीं खाते। ये सभी छोटी समस्याएं एक हस्तक्षेप पैदा करती हैं जो समय के साथ नेटवर्क प्रदर्शन को कम कर देती है और कुल क्षमता को कम कर देती है।

PIM का नेटवर्क क्षमता और कॉल गुणवत्ता पर प्रभाव

वर्ष 2023 के दौरान क्षेत्र में किए गए शोध से पता चलता है कि जब निष्क्रिय इंटरमॉड्यूलेशन (पीआईएम) हस्तक्षेप होता है, तो यह व्यस्त शहरी सेल टावरों में पीक घंटे के दौरान नेटवर्क थ्रूपुट को 40 प्रतिशत तक कम कर सकता है। जब कई वाहक संकीर्ण स्थानों में काम करते हैं, तो ये समस्याएं और भी खराब हो जाती हैं, जिससे कॉल बंद हो जाती हैं और उपयोगकर्ताओं के लिए निराशाजनक रूप से धीमा इंटरनेट कनेक्शन होता है। फीडर केबलों के साथ काम करने वाले नेटवर्क ऑपरेटर जहां पीआईएम माप -140 डीबीसी से ऊपर जाते हैं, वे ग्राहक सेवा टिकटों में लगभग 30% की वृद्धि देखते हैं जो फोन कॉल और अस्थिर कनेक्शन पर खराब ऑडियो गुणवत्ता की शिकायत करते हैं। यह सिर्फ इंजीनियरों के लिए एक अमूर्त समस्या नहीं है यह सीधे घनी आबादी वाले क्षेत्रों में अंतिम उपयोगकर्ता अनुभव को प्रभावित करता है।

घने वातावरण के लिए कम पीआईएम फीडर केबलों का चयन और स्थापना

चांदी के सिल्वर कनेक्टरों वाले कम पीआईएम फीडर केबल मानक एल्यूमीनियम इंटरफेस की तुलना में 85% तक इंटरमोड्यूलेशन को कम करते हैं। महत्वपूर्ण स्थापना प्रथाओं में निम्नलिखित शामिल हैंः

• टॉर्क-नियंत्रित कसना (N-प्रकार कनेक्टर्स के लिए 25–30 N·m)
• केबल व्यास के 10× से अधिक तंग मोड़ों से बचना
• बाहरी टर्मिनेशन पर एंटी-ऑक्सीडेशन जेल लगाना

मिलीमीटर-वेव 5G तैनाती में, PIM ≤ -155 dBc मान की केबलें सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में 12 dB का सुधार करती हैं, जिससे प्रभावी कवरेज त्रिज्या में 18% की वृद्धि होती है। हर 6–12 महीने में नियमित PIM परीक्षण 3GPP TS 37.145 मानकों के अनुसार हस्तक्षेप नियंत्रण के लिए अनुपालन बनाए रखने में सहायता करता है।

पर्यावरणीय टिकाऊपन और दीर्घकालिक फीडर केबल विश्वसनीयता

बाहरी स्थापना में चुनौतियाँ: पराबैंगनी विकिरण, नमी और तापमान चरम स्थितियाँ

खुले में स्थापित फीडर केबल्स को हर तरह की कठोर परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है। पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश के लंबे समय तक उजागर होने से बड़ी समस्या उत्पन्न होती है, जिससे अक्सर पॉलीएथिलीन जैकेट्स को केवल पाँच वर्षों में लगभग 40 प्रतिशत तक कमजोर हो जाते हैं। इसके अलावा -40 डिग्री सेल्सियस से लेकर 85 डिग्री सेल्सियस तक के चरम तापमान में भारी उतार-चढ़ाव और कभी-कभी प्रति घंटे 100 मिलीमीटर से अधिक की भारी बारिश भी होती है, जो केबल्स पर खराब सील को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती है। जब इन्हें तटरेखा के साथ लगाया जाता है, तो स्थिति और भी खराब हो जाती है क्योंकि नमकीन कोहरा संक्षारण की समस्या पैदा करता है। कनेक्टर तेजी से खराब होने लगते हैं और संकेतों में उल्लेखनीय कमी आ जाती है यदि इन्हें समुद्री वातावरण के खिलाफ ठीक से सुरक्षित नहीं किया गया हो।

मुख्य सुरक्षा विशेषताएँ: पराबैंगनी प्रतिरोध, जलरोधन और तापीय स्थिरता

कठोर परिस्थितियों का सामना करने के लिए, आधुनिक फीडर केबल्स में निम्नलिखित शामिल होते हैं:

• पराबैंगनी-स्थायी जैकेटिंग (UL 1581 MW 1100 के अनुसार परखा गया) 3,000 घंटे तक उजागर होने के बाद भी तन्य शक्ति का ≥90% बनाए रखना
• त्रि-स्तरीय जल संरक्षण नमी के प्रवेश को रोकने के लिए ड्राई-कोर तकनीक को वेल्डेड एल्युमीनियम कवच के साथ जोड़ना
• तापीय रूप से स्थिर परावैद्युत -55°C से +125°C तापमान की सीमा में VSWR <1.3:1 बनाए रखना

इन विशेषताओं के कारण पर्यावरणीय परिस्थितियों में उतार-चढ़ाव के बावजूद विद्युत प्रदर्शन में स्थिरता बनी रहती है।

टिकाऊ, आउटडोर-रेटेड फीडर केबल्स के लिए उद्योग मानक

टेलकॉर्डिया GR-13-CORE के साथ अनुपालन मांग किए गए बाहरी वातावरण में न्यूनतम 20 वर्ष के सेवा जीवन की गारंटी देता है। आवश्यक प्रमाणन में शामिल हैं:

मानक	मुख्य आवश्यकता	केबल्स से संबंध
IEC 60754-1	हैलोजन-मुक्त धुआं उत्सर्जन	सुरक्षित सुरंग/तहखाने की स्थापना
EN 50288-7-1	पराबैंगनी/मौसम प्रतिरोधकता	सीधी धूप के संपर्क में रहना
ETSI EN 302 066	IP68 डूबने की सुरक्षा	बाढ़ प्रभावित सेल साइट

आरएफ फीडर केबल्स एफएक्यू

आरएफ फीडर केबल्स का उपयोग किस लिए किया जाता है?

आरएफ फीडर केबल्स का उपयोग सेलुलर नेटवर्क में ऐंटीना और बेसबैंड इकाइयों जैसे मुख्य घटकों के बीच रेडियो आवृत्ति संकेत ले जाने के लिए किया जाता है।

दूरसंचार में आमतौर पर किस प्रकार की समाक्षीय केबल का उपयोग किया जाता है?

दूरसंचार ऑपरेटर मुख्य रूप से RG और LMR समाक्षीय केबल का उपयोग करते हैं, जिसमें अधिक आवृत्तियों पर LMR कम संकेत हानि प्रदान करता है।

दूरसंचार कंपनियाँ 50 ओम केबल्स को क्यों प्राथमिकता देती हैं?

50 ओम केबल्स को इसलिए प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि 75 ओम केबल्स की तुलना में वे सिग्नल नुकसान के कम होने के साथ-साथ अधिक शक्ति को कुशलता से संभालते हैं।

केबल व्यास सिग्नल अस्तंगता को कैसे प्रभावित करता है?

बड़े व्यास वाली केबल्स सिग्नल अस्तंगता को कम करती हैं लेकिन कठोरता और लागत में वृद्धि करती हैं, जिसमें व्यापार-ऑफ का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन आवश्यक होता है।

फीडर लाइनों में सिग्नल क्षय को कैसे कम किया जा सकता है?

केबल लंबाई को कम करके, प्री-कनेक्टराइज्ड केबल्स का उपयोग करके, तीव्र मोड़ों से बचकर और कम नुकसान वाली सामग्री का चयन करके सिग्नल क्षय को कम किया जा सकता है।

बाहरी फीडर केबल्स को कौन सी पर्यावरणीय चुनौतियों का सामना करना पड़ता है?

बाहरी फीडर केबल्स को पराबैंगनी (यूवी) त्वचा के संपर्क, नमी, तापमान की चरम स्थिति और समुद्री वातावरण में संक्षारण जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।