Blog

Razumijevanje RF napojnih kabela: Osnovne funkcije i vrste

Što su RF napojni kabeli i kako funkcioniraju u staničnim mrežama?

RF napajajući kabeli prenose signale radiofrekvencije naprijed-nazad između važnih dijelova mobilnih mreža, poput antena i jedinica za obradu baza. Većina koaksijalnih konstrukcija ima četiri glavna dijela unutar sebe – počevši s bakrenom žicom u središtu, zatim omotanom materijalom koji se naziva dielektrik i koji djeluje kao izolacija. Ovaj dio obavijen je metalnim opletom koji sprječava neželjene smetnje, dok sve zajedno štiti vanjska ovojnica od fizičkih oštećenja. Dio s opletom je vrlo važan jer sprječava elektromagnetske smetnje koje bi mogle poremetiti rad, dok dielektrik pomaže u stabilnom radu održavanjem odgovarajućih električnih svojstava. Kada govorimo o 5G-u, posebno su potrebni ovi kabeli s niskim gubicima jer moraju prenositi visokofrekventne milimetarske valove bez prevelikog slabljenja signala na putu.

Uobičajeni tipovi koaksijalnih kabela: RG naspram LMR serije

Operateri telekomunikacijskih mreža uglavnom koriste dva tipa koaksijalnih napajajućih kabela:

Serije	Atenuacija (dB/100st @ 2GHz)	Slučaj upotrebe
Rg	6.8–9.1	Kratkometražne unutarnje veze
LMR	2.2–3.7	Postave s niskim gubicima na otvorenom

LMR kabeli imaju približno 23% niže gubitke signala na visokim frekvencijama u odnosu na standardne RG varijante, zbog čega su prikladniji za 5G makro lokacije koje zahtijevaju duge kabelske trase preko 100 stopa.

Objašnjenje impedancije: 50 oma naspram 75 oma u telekomunikacijskim aplikacijama

Kada postoji nepodudarnost impedancije u sustavu, signali se reflektiraju natrag umjesto da se pravilno prenose, što ometa učinkovitost rada mreža. Većina ljudi koji rade u televizijskom emitiranju i dalje koristi kabelske vodove od 75 oma jer dobro funkcioniraju za tu primjenu. No, kada je riječ o mobilnim toranjima i drugoj bežičnoj infrastrukturi, gotovo svi danas preferiraju kabelske vodove od 50 oma. Oni podnose znatno veću snagu u usporedbi s onima od 75 oma, ponekad čak i do 5 kilovata, gubeći pritom manje jačine signala. Prema nedavnom izvješću industrije iz početka 2024. godine, otprilike 9 od svakih 10 telekomunikacijskih tvrtki instalira kabelske vodove od 50 oma između antena i udaljenih radio jedinica (RRU). Ova preferencija ima smisla s obzirom na zahtjeve modernih celularnih mreža.

Smanjenje slabljenja signala: Duljina kabla, debljina i gubitak frekvencije

Na koji način gubitak signala raste s udaljenošću i frekvencijom

Kako signali putuju dulje i rade na višim frekvencijama, prirodno gube na snazi. Smanjenje obično iznosi između 0,2 i 1,5 dB po svakih 100 stopa kabla, iako ovo varira ovisno o vrsti kabla i rasponu frekvencija u kojem radi. Uzmimo primjerice 900 MHz — standardni koaksijalni kabeli imaju pad signala od oko 11 dB već nakon 100 stopa, dok ti noviji, napredni kabeli s niskim gubicima taj pad smanjuju na približno 8 dB. Stvari se pogoršavaju kada prijeđemo na više frekvencije. Pogledajmo 5G koji radi na 3,5 GHz usporedo s ranijim 4G signalima ispod 2 GHz — nova tehnologija ima gotovo 2,5 puta veće gubitke signala. Zapravo postoje dva različita načina na koja se ti gubici ponašaju. Kada govorimo o dužini kabla, signal slabije prolazi u izravnom omjeru prema udaljenosti koju prevali. No frekvencija djeluje drugačije — nije samo malo gore, gubici eksponencijalno rastu kako frekvencija raste. Tako da ako netko pokuša udvostručiti duljinu kabla, udvostručit će i gubitak signala. A zaboravite na znatno dulje kabliranje bez ozbiljnih problema s signalom.

Balansiranje promjera kabela i slabljenja za optimalnu performansu

Kabli većeg promjera smanjuju slabljenje, ali povećavaju krutost i trošak. Na primjer, kabel promjera 0,5 inča smanjuje gubitak signala za 40% u odnosu na verziju od 0,25 inča na 3 GHz. Međutim, deblji kabli teže se usmjeravaju u ograničenim prostorima. Operateri često procjenjuju kompromise koristeći sljedeće kriterije:

Promjer (u inčima)	Ocjena fleksibilnosti	Slabljenje na 3 GHz (dB/100st)
0.25	Visoko	6.8
0.5	Umerena	4.1
0.75	Niska	2.9

Frekvencijski ovisne karakteristike gubitka u 4G i 5G opsezima

Današnja mrežna infrastruktura mora biti u stanju obraditi signale u širokom frekvencijskom spektru, od 600 MHz sve do 40 GHz. Starija 4G LTE tehnologija koja radi između 700 i 2600 MHz općenito doživljava slabljenje signala od oko 3 do 8 dB na svakih 100 stopa kod uobičajenih kabelskih instalacija. Stvari postaju složenije kod novijih tehnologija. 5G srednji opseg na 3,5 GHz suočava se znatno većim gubicima, ponekad čak i do 12 dB na istoj udaljenosti. A zatim postoje one visokofrekventne milimetarske valove u rasponu od 24 do 40 GHz koje apsolutno zahtijevaju posebne ultra niske gubitke kabela kako bi se jačina signala održala iznad opasnog pada od 15 dB. Ove razlike imaju veliki utjecaj na stvarne odluke o implementaciji.

Preporučene prakse za smanjenje slabljenja signala u napojnim vodovima

1. Minimizirajte duljinu kabela : Smanjenje duljine za 50 stopa može smanjiti gubitak signala za 30–55%, ovisno o frekvenciji
2. Koristite unaprijed spojene kabele : Sklopljeni sklopovi izrađeni u tvornici svode na minimum rizik pasivne intermodulacije (PIM) tijekom ugradnje na terenu
3. Izbjegavajte oštre savijene dijelove : Održavajte polumjer savijanja na vrijednosti od najmanje 10× promjera kabela kako biste spriječili poremećaje impedancije
4. Odaberite materijale s niskim gubicima : Jezgre s pjenušavim dielektrikom pružaju 18–22% bolje performanse na visokim frekvencijama u usporedbi s čvrstim polietilenom

Prilagodbom specifikacija kabela udaljenosti ugradnje, frekvenciji i uvjetima okoline, operateri mogu smanjiti kvarove uzrokovane slabljenjem signala do 67% i istovremeno održati SNR (omjer signal/šum) iznad radnih granica.

Osiguravanje kompatibilnosti frekvencije i propusnog opsega za moderne mreže

Podrška za 4G LTE i 5G NR: Zahtjevi raspona frekvencija

Današnje komunikacijske mreže zahtijevaju napojne kabelske sustave koji mogu obraditi frekvencijske opsege 4G LTE-a od 700 do 2600 MHz, kao i nove 5G NR signale koji dosežu čak 7,125 GHz. Promatrajući različite dijelove spektra, Sub-6 GHz raspon i dalje ostaje iznimno važan za postizanje optimalne ravnoteže između dobre pokrivenosti i dovoljne kapacitivnosti podataka. Zatim postoje milimetarski valovi u rasponu od 24 do 47 GHz koji zahtijevaju posebne kabele s gotovo zanemarivim gubitkom signala jer najbolje funkcioniraju na kraćim udaljenostima, ali nude ogroman potencijal propusnosti. Za operatore mreže koji pokušavaju prati promjenjive zahtjeve, korištenje kabela koji podržavaju više frekvencijskih traka ima smisla, jer im omogućuje maksimalnu iskorištenost dostupnih spektralnih resursa kako se infrastruktura tijekom vremena razvija.

Zahtjevi za propusnošću u telekomunikacijama s visokim protokom podataka

kanali 5G zahtijevaju propusne opsege od 100–400 MHz po nosaču, što znatno premašuje LTE-ov limit od 20 MHz. Kako bi se očuvao integritet signala, dovodni kabeli trebaju imati VSWR omjer ispod 1,5:1, smanjujući refleksije koje bi mogle poremetiti prijenos 4K video sadržaja i masovnih IoT podataka.

Balansiranje podrške za postojeće mreže i performanse pripremljene za budućnost

Operatori moraju održavati kompatibilnost s postojećim 3G i 4G uslugama dok se pripremaju za 5G-Advanced, koji ima ciljane maksimalne brzine prijenosa do 10 Gbps. Fazno stabilni kabeli s konzistentnim dielektričnim svojstvima osiguravaju pouzdane performanse u višefrekventnim okruženjima, smanjujući fazne izobličenja u MIMO i beamforming aplikacijama.

Procjena višepojasnih dovodnih kabela za fleksibilnost mreže

Dvostruki i trostruki kabeli za napajanje mogu smanjiti troškove infrastrukture do 30% u prijelaznim zonama između ruralnih i urbanih područja. Optimalni dizajni podržavaju istovremenu prijenosnu frekvenciju na 600 MHz (LTE) i 3,5 GHz (5G), s atenuacijom ne većom od 0,3 dB/m pri 40°C, osiguravajući učinkovit rad pod stvarnim termičkim opterećenjima.

Održavanje integriteta signala: Performanse PIM-a i faktori instalacije

Razumijevanje pasivne međumodulacije (PIM) u celularnim sustavima

Pasivna intermodulacija, ili kraće PIM, događa se kada ti nelinearni elementi u pasivnim komponentama počnu stvarati ove dosadne harmoničke signale koje nitko ne želi. Uočavamo da se ovaj problem znatno pogoršao u 5G mrežama posljednje vrijeme. Prelazak na više frekvencije oko 3,5 GHz zapravo pogoršava situaciju, uzrokujući otprilike 15 do 20 posto veće izobličenje u odnosu na staru 4G tehnologiju. Tehničari u terenu nailaze na nekoliko uobičajenih krivaca prilikom otklanjanja PIM problema. Korodirani spojevi su veliki problem, kao i labavi priključci koje nitko nije dobro pritegnuo nakon instalacije. A nemojmo zaboraviti ni na kabelske sklopove koji jednostavno nisu dobro usklađeni međusobno. Svi ovi sitni problemi stvaraju smetnje koje smanjuju performanse mreže i postupno smanjuju ukupni kapacitet.

Kako PIM utječe na kapacitet mreže i kvalitetu poziva

Istraživanja provedena na terenu tijekom 2023. godine pokazuju da kada dođe do pasivne intermodulacije (PIM) smetnji, propusnost mreže može pasti čak za 40 posto na zagušenim gradske bazne stanice tijekom satova vršnog prometa. Kada više operatera radi u ograničenim prostorima, ovi problemi postaju još ozbiljniji, što rezultira prekinutim pozivima i frustrirajuće spori internet korisnicima. Operateri mreže koji rade s napojnim kabelima kod kojih su PIM mjerenja iznad -140 dBc obično bilježe povećanje broja zahtjeva za korisničkom podrškom za oko 30%, pri čemu se žale na lošu kvalitetu zvuka tijekom telefonskih poziva i nestabilne veze. Ovo nije samo apstraktni problem za inženjere — on izravno utječe na iskustvo krajnjih korisnika u gusto naseljenim područjima.

Odabir i instalacija niskih PIM napojnih kabela za gusto naseljena područja

Niski PIM napojni kabeli s priključcima s posrebrenim kontaktima smanjuju intermodulaciju za 85% u usporedbi sa standardnim aluminijskim spojevima. Ključne prakse pri instalaciji uključuju:

• Zatezanje upravljano momentom (25–30 N·m za N-tip spojnice)
• Izbjegavanje savijanja uz radijus manji od 10× promjera kabela
• Nanosenje antioksidacijskog gela na vanjskim priključcima

U postavama 5G mreže s milimetarskim valovima, kabeli ocijenjeni na PIM ≤ -155 dBc poboljšavaju omjer signal/šum za 12 dB, povećavajući efektivni domet pokrivenosti za 18%. Redovito testiranje PIM-a svakih 6–12 mjeseci pomaže u održavanju usklađenosti sa standardima 3GPP TS 37.145 za kontrolu smetnji.

Otpornost na okolišne uvjete i dugoročna pouzdanost napojnih kabela

Izazovi kod vanjske instalacije: UV zračenje, vlaga i ekstremne temperature

Kabeli za napajanje postavljeni napolju moraju izdržati sve vrste teških uvjeta. Dugotrajno izlaganje UV svjetlosti veliki je problem, često uzrokujući razgradnju polietilenskih omotača za oko 40 posto već nakon pet godina. Zatim postoje ekstremne promjene temperature od -40 stupnjeva Celzijevih do 85 stupnjeva Celzijevih, uz prolivne kiše koje ponekad premašuju 100 milimetara po satu i mogu ozbiljno ometati loše brtve na kabelima. Kada se ovi kabeli postavljaju uz obalu, stvari su još gore jer slana magla uzrokuje koroziju. Spojnice počinju otkazivati brže, a signali znatno slabiju ako nisu pravilno zaštićene od ovog morskog okruženja.

Ključne značajke zaštite: otpornost na UV zrake, zaštita od vode i termička stabilnost

Kako bi izdržali teške uvjete, moderni kabeli za napajanje uključuju:

• UV-stabilizirani omotač (testirano prema UL 1581 MW 1100) koji zadržava ≥90% vlačne čvrstoće nakon 3.000 sati izlaganja
• Trostruka zaštita od vode kombiniranje suhe jezgre s zavaranim aluminijastim oklopom za sprječavanje prodora vlage
• Termički stabilni dielektrici održavanje VSWR-a <1,3:1 u rasponu temperatura od -55°C do +125°C

Ova svojstva osiguravaju dosljedan električni učinak uprkos promjenjivim uvjetima okoline.

Industrijski standardi za izdržljive kabelske vodove za vanjsku uporabu

Sukladnost s Telcordia GR-13-CORE jamči minimalni vijek trajanja od 20 godina u zahtjevnim vanjskim uvjetima. Obavezne certifikacije uključuju:

Standard	Ključni zahtjev	Važnost za kabele
IEC 60754-1	Emisija dima bez halogenih elemenata	Sigurna postavljanja u tunelima/podrumima
EN 50288-7-1	Otpornost na UV/vremenske utjecaje	Izravno izlaganje sunčevoj svjetlosti
ETSI EN 302 066	Zaštita od uranjanja IP68	Lokacije stanica sklone poplavama

Često postavljana pitanja o RF kabelima za napajanje

Kojom svrhom se koriste RF kabeli za napajanje?

RF kabeli za napajanje služe za prijenos radiofrekvencijskih signala između ključnih komponenti poput antena i jedinica osnovnog opsega u celularnim mrežama.

Koje vrste koaksijalnih kabela se najčešće koriste u telekomunikacijama?

Telekom operatori uglavnom koriste koaksijalne kabele RG i LMR, pri čemu LMR nudi manje gubitke signala na višim frekvencijama.

Zašto telekomunikacijske tvrtke preferiraju 50 Ohm kabele?

50 Ohm kabeli su preferirani jer efikasno prenose više snage s manjim gubitkom signala u usporedbi s 75 Ohm kabelima.

Kako promjer kabla utječe na slabljenje signala?

Kabli većeg promjera smanjuju slabljenje signala, ali povećavaju krutost i trošak, što zahtijeva pažljivu procjenu kompromisa.

Kako se može minimizirati degradacija signala u napojnim vodovima?

Degradataciju signala može se smanjiti skraćivanjem duljine kabla, korištenjem predkonektorskih kabela, izbjegavanjem oštrih savijanja i odabirom materijala s niskim gubicima.

Koje okolišne izazove suočavaju vanjski napojni kabli?

Vanjski napojni kabli suočavaju se s izazovima poput UV zračenja, vlage, ekstremnih temperatura i korozije u morskim okolicama.