A bázisállomások olyan kábeleket igényelnek, amelyek a jel integritását fenntartják 6 GHz-ig terjedő frekvenciákon, miközben ellenállnak a környezeti tényezőknek, mint például hőmérsékletváltozások és nedvesség. Ezek a rendszerek <20 dB visszaverődési veszteséget és stabil 50 ohmos impedanciát követelnek meg a jelvisszaverődések elkerülése érdekében, ami elengedhetetlen a megbízható hang- és adatátvitelhez a celluláris hálózatokban.
Az RF koaxiális kábelek réteges felépítése a precíziós vezetőket speciális dielektrikus anyagokkal kombinálja, hogy egyensúlyt teremtsen a hajlékonyság és a árnyékolási hatékonyság között. A merev hullámvezetőktől eltérően a koaxiális változatok alkalmazkodnak a szűk ívekhez a toronytelepítések során, miközben <0,3 dB/m csillapítást biztosítanak 3,5 GHz-en, ezzel teljesítve a 5G NR telepítések kritikus teljesítménykövetelményeit.
A működtetők 2023-as terepi próbák során 38%-kal kevesebb helyszíni látogatást jelentettek mmHullámú kis cellákban kétszeresen árnyékolt RF koaxiális kábelek használata esetén. Ez a javult megbízhatóság olyan innovációkra vezethető vissza, mint a habosított dielektrikumok, amelyek segítenek minimalizálni a késleltetési ingadozásokat csúcsforgalmi terhelés alatt.
| Szempont | Koaxális | Hullámvezető | Szál |
|---|---|---|---|
| Telepítési költség | $12/m | $45/m | 28 $/m |
| Hullámtartomány | DC 110 GHz | 1 100 GHz | N/A (fényalapú) |
| Időjárási ellenállás | Magas | Mérsékelt | Alacsony |
| A koaxiális kábelek dominálnak a távolsági kapcsolatokban az RF-környezetben, különösen ott, ahol már léteznek fémtartozékok, mivel költség-teljesítmény arányuk előnyös. Habár az üvegszál kitűnően használható gerinchálózati alkalmazásokban, csatlakozóinak oxidálódási hajlama miatt a koaxiális kábel az előnyben részesített megoldás az antennához vezető összeköttetések esetén. |
Az RF koaxiális kábelek jelveszteségtől szenvednek, elsősorban három dolog miatt. Először is, dielektromos abszorpcióról van szó, ahol kb. 0,8–1,5 százaléknyi energia elveszik a szokásos habosított PE anyagokban. Ezután jön a vezetők ellenállása, amely valójában akár 25 százaléknyi jelegerőt is elvihet fonott réz kábeleknél. Végül pedig a gyenge árnyékolás szintén sugárzási veszteségekhez vezet. Egy friss jelentés az Irányítástechnikai Szabványügyi Intézettől azonban érdekes dolgot állapított meg. A 2023-as kutatásuk kimutatta, hogy a modern, 3,5 és 28 GHz között működő nagyfrekvenciás bázisállomások kb. 23 százalékkal gyorsabban degradálják a jeleket, mint a régebbi 6 GHz alatti rendszerek, ha ezek a tényezők együttesen hatnak. Ez nagyon fontos a hálózati szolgáltatók számára, akik minőségi kapcsolatot próbálnak fenntartani különböző frekvenciákon.
A szabványos RF koaxiális kábelek általában körülbelül 18%-kal csökkentik a jel erősségét minden GHz-es frekvencia-növekedésnél. A leggyakoribb modellek több mint 3 dB-t veszítenek már 100 láb után, ha 6 GHz-es frekvencián működnek. Az alacsonyabb frekvenciák tartományában azonban sokkal jobbak a mutatók: az 1 GHz alatti jelek ugyanezen a távolságon belül általában kevesebb, mint fél decibel veszteséget szenvednek. Ezekkel a veszteségekkel szembeni küzdelemben az inženyerék olyan kábeleket terveznek, amelyek stabil impedanciajellemzőkkel rendelkeznek. A minőségi kábelek képesek 50 ohmos értéküket ±1 ohmon belül megtartani a DC-től egészen 40 GHz-ig, ami megbízhatóvá teszi őket olyan széleskörű alkalmazásokban, ahol a jel integritása kritikus fontosságú.
Minden további 50 láb kábeltávolságnál a jel erőssége körülbelül 0,75 és 1,2 dB között csökken a 4G és 5G hálózatokban. Ez valójában elég jelentős, ha figyelembe vesszük, hogy az FCC kevesebb, mint 2 dB veszteséget ír elő az ügyfélhez közeli végső csatlakozásoknál. A szakemberek többsége azt javasolja, hogy a sub-6 GHz-es frekvenciák használatakor a kábeleket 150 lábnál rövidebbre tartsák. Emellett gyakran alkalmaznak speciális impedanciamatching eljárásokat is, amelyek nyilvánvalóan körülbelül kétharmadára csökkentik a zavaró visszaverődéses veszteségeket. Az Egyesült Államok Vezeték nélküli Infrastruktúra Szövetsége (Wireless Infrastructure Association) említette ezt 2022-es jelentésében, így egyértelmű, hogy ez napjainkban olyan tényező, amelyre a szakemberek komolyan odafigyelnek.
Egy nagyvárosi távközlési cégnek sikerült csökkentenie a makrocellás jelveszteséget körülbelül 4,2 dB-ről mindössze 1,8 dB-re, miután lecserélte az RG-8 szabványos kábeleket ezekre az új, nitrogénnel töltött, habosított dielektrikus változatokra. Az eredmények elég lenyűgözőek voltak. A letöltési sebességek körülbelül 41%-kal nőttek azon zsúfolt belvárosi területeken, ahol mindenki verseng a sávszélességért. Emellett minden bázisállomás 18 wattal kevesebbet használt fel minden cellaállomás helyszínen. Ez talán nem hangzik soknak, amíg be nem látjuk, hogy ez évente kb. 2100 dollár megtakarítást jelent áramköltségeken minden egyes üzemeltetett torony esetében.
A mobilszolgáltatók 78 százaléka jelenleg az ultra alacsony veszteségű kábeleket (<0,5 dB/100 láb 28 GHz-en) részesíti előnyben az mmWave telepítésekhez, amit a 5G NR csatornasávszélességi követelmények határoznak meg. A 2024-es Mobilhálózatok Jelentés szerint 290 százalékos növekedés volt éves összehasonlításban az ezüstözött vezetők alkalmazásában, amelyek 27 százalékkal javítják a nagyfrekvenciás vezetőképességet a hagyományos rézkonstrukciókhoz képest.
Az RF koaxiális kábelek megbízhatóságukat pontos mérnöki eljárással létrehozott, többrétegű felépítésüknek köszönhetik. Belsejükben szilárd vagy sodrott rézvezetők találhatók, amelyek hatékonyan továbbítják a jeleket. Ezek között egy dielektrikus szigetelőanyag helyezkedik el, például PTFE vagy néha habosított polietilén, amely zavartalan működést biztosít az interferenciák nélkül. Ezután jön a képernyőzés, amely általában fonott rézből vagy alumíniumfóliából készül, és kb. 90–95 százalékát blokkolja az elektromágneses zavaroknak. Végül mindent egy külső burok vesz körül, amely általában UV-álló PVC-ből készül, így védi a kábeleket az időjárás és egyéb környezeti tényezők ellen. Valós körülmények között végzett tesztek kimutatták, hogy ezek a többrétegű konstrukciók lényegesen ritkábban hibásodnak meg, mint az egyszerűbb, egyrétegű megoldások – a gyűjtött terepadatok szerint kb. 25 százalékkal kevesebb esetben.
A legújabb generációs RF koaxiális kábelek hullámokat vetnek a szakmában, köszönhetően komoly innovációknak az anyagtudomány terén, amelyek segítenek velük lépést tartani a 5G hálózatok által támasztott követelményekkel. A vezetőképesség tekintetében a nagy tisztaságú rézötvözetek mintegy 18%-kal csökkentik a jelveszteséget a hagyományos vezetőkhöz képest, ezt igazolta egy 2023-ban a Ponemon által közzétett tanulmány. Eközben a kábelek belsejében található kifinomult, nitrogénnel befújt dielektrikum hab anyagok sikerrel növelték a terjedési sebességtényezőt körülbelül 0,85-re, ami azt jelenti, hogy a jelek sokkal gyorsabban haladnak át rajtuk, mint korábban. Az összetétel külső rétege sem maradt figyelmen kívül. A kettős rétegű, besugárzott polietilén külső burkolat körülbelül 40%-kal ellenállóbb a durva időjárási viszonyokkal szemben, mint az elődök, így ezek a kábelek akár 15 évnél is tovább szolgálnak, még kemény városi környezetekben is, ahol gyakoriak a hőmérsékleti extrémek. Mindezen fejlesztések jól illeszkednek ahhoz, amit a 2024-es Távközlési Anyagok Jelentésben láttunk, ahol szakértők rámutattak, hogy az anyagok frissítése nemcsak kellemes plusz, hanem elengedhetetlenül fontos, ha a szolgáltatók fenntartják azt a majdnem tökéletes, 99,999 százalékos hálózati üzemidőt, amire mindenki számít.
Az 50 ohmos impedancia szabvány csökkenti az idegesítő jelvisszaverődéseket, mivel a dielektromos állandót nagyon stabilan tartja, körülbelül 1,5%-os eltéréssel. Amikor a mérnökök ezt rosszul állítják be a gyakorlatban, a dolgok gyorsan rossz irányba fordulnak. Kísérleteink szerint az illesztetlen impedanciák akár 6 decibelnyi visszaverődést is okozhatnak, ami az elmúlt évben a New England Labs kutatása szerint az öt alapállomásból négy esetében problémákat eredményez. A modern gyártási technikák jelenleg kevesebb, mint 0,1 milliméteres pontossággal tartják fenn a vezetők igazítását. Ez különösen fontos, amikor a kábelek derékszögben hajlanak meg anélkül, hogy teljesítményjellemzőiket elveszítenék. Az eredmény? Jelentősen jobb jelminőség, körülbelül 32 százalékkal kevesebb fázistorzítás a magas mmHullám frekvenciákon ahhoz képest, ami a szabványokon kívüli kábelek esetében fellép.
| Gyár | Hullámosított réz | Alumínium |
|---|---|---|
| Vezetékonyság | 100% IACS | 61% IACS |
| Súly | 8,96 g/cm³ | 2,70 g/cm³ |
| Korrózióállóság | Kiváló (bevonattal) | Jó (anódolt változatok) |
| Rugalmasság | 30%-kal magasabb hajlítási ciklus | 15%-kal magasabb merevség |
Nagy teljesítményű városi makrocellás telepítéseknél az alumíniumot részesítik előnyben, míg az alumínium 63%-os súlycsökkentése ideálissá teszi a légvezetékes telepítéseket. A bordázott kialakítás mindkét anyagnál 22%-kal növeli a lapítással szembeni ellenállást sima falú alternatívákhoz képest.
A mai adóállomásoknak különféle elektromágneses zavarokkal kell megküzdeniük, amelyek a közeli antennákból, mindenfelé futó tápkábelekből, valamint számtalan IoT-eszközből származnak. A megoldás? Az RF koaxiális kábelek jó árnyékolással itt csodákat tesznek. Ezek a kábelek akadályt képeznek a nemkívánatos rádiófrekvenciás zajjal szemben, amely egyébként zavarná a jeleket. A 2024-es RF-árnyékolás Hatékonysági Jelentésben közzétett legújabb kutatások szerint, amikor a szolgáltatók minőségi árnyékoló anyagokba fektetnek be, drámaian csökken a zavarok miatt fellépő szolgáltatás-megszakítások száma. Olyan zsúfolt városi területeken, ahol az elektromágneses interferencia (EMI) túl is lépheti a 100 volt/métert, ezek a fejlesztések majdnem kétharmaddal csökkentik a problémákat. Ez óriási különbséget jelent a megbízható kommunikáció fenntartásában a sűrűn lakott városi környezetekben.
A magas frekvenciájú EMI elleni küzdelem érdekében az 5G sávokban a gyártók rétegzett árnyékoló architektúrákat alkalmaznak, amelyek fóliát, fonott kábeleket és kompozit anyagokat kombinálnak:
| Árnyékolás típusa | Frekvenciatartomány lefedettsége | EMI csillapítás (dB) | Rugalmasság |
|---|---|---|---|
| Egyszeres fonat | Legfeljebb 6 GHz-ig | 40 50 dB | Magas |
| Fólia + Fonat | Akár 40 GHz-ig | 70 85 dB | Mérsékelt |
| Négyszeres árnyékolás | 60 GHz+ | 90 110 dB | Alacsony |
A többrétegű kialakítások a mmHullám sávokban 2,5-szer jobban teljesítenek az egyszeres árnyékolt kábelekhez képest, egy 120 sejtes helyszínen végzett összehasonlító árnyékolási tanulmány alapján.
Bár az árnyékolás javítja az EMI-ellenállást, a nem megfelelő lezárás passzív intermodulációt (PIM) okozhat, ahol a korrodált csatlakozók vagy laza kapcsolódások nem kívánt jeleket generálnak. A szakmai tanulmányok szerint a sűrű hálózatokban fellépő meghibásodások 31%-a PIM-ből ered, nem pedig árnyékolási hibákból, ami aláhúzza a precíz összeszerelés fontosságát.
A 2023-as próbák során a dupla árnyékolt RF koaxiális kábelek makrocellás bázisállomásokon történő telepítése 42%-kal csökkentette az EMI-hez kapcsolódó újraküldéseket. A 90 dB-es árnyékolású kábeleket használó hálózatok 12%-kal magasabb jel-zaj arányt értek el, mint a szabványos 60 dB-es kialakításúak, ezzel bizonyítva hatékonyságukat nagy interferenciájú területeken, például stadionokon és közlekedési csomópontokban.
Az RF koaxiális kábelek állandó teljesítményt nyújtanak a mai alállomásokban előforduló teljes frekvenciatartományon belül, lefedve mindent az alacsonyabb 6 GHz alatti sávoktól, körülbelül 3,3 és 7,1 GHz-ig egészen a 24 és 40 GHz közötti magas frekvenciás mmHullám tartományig. Ezekben a kábelekben speciális anyagok találhatók, amelyek minimalizálják a jelveszteséget, és biztosítják azt a pontosan 50 ohmos ellenállást, amely hatékony teljesítményátvitelhez szükséges még akkor is, ha nagy erejű jelekkel dolgoznak, akár 5 kilowattig is egy nagy sejtorony berendezésén belül. Amikor konkrétan az mmHullám alkalmazásokról van szó, a gyártók egyre inkább nitrogénnel töltött habos polietilén szigetelést használnak a hagyományos PTFE anyag helyett. A tavaly közzétett Wireless Infrastructure Report legfrissebb eredményei szerint ez a változtatás körülbelül 17 százalékkal csökkenti a jelveszteséget, így ezek a kábelek sokkal alkalmasabbá válnak a nehézkes magasabb frekvenciás adások kezelésére.
Városi környezetekben, ahol 50 000 feletti egyidejű kapcsolatot kell kezelni, a duplán árnyékolt rádiófrekvenciás koaxiális kábelek 98,6%-os jelintegritást biztosítanak csúcsforgalom idején. Hajlíthatóságot nem befolyásoló felépítésük lehetővé teszi a kompakt elrendezést kábeltartókban és toronyban, ami egyértelmű előnyt jelent a merev hullámvezető megoldásokkal szemben.
Egyre több hálózati szolgáltató fordul a 1,7 és 7,5 GHz között működő szélessávú RF koaxiális kábelek felé. Ezek lehetővé teszik számukra, hogy 4G, 5G és LTE hálózataikat egyetlen tápláló vonalon futtassák, több különálló helyett. A költségmegtakarítás jelentős lehet, a Mobile Broadband Alliance 2023-as jelentése szerint körülbelül 23 százalék. Emellett növekedési lehetőséget is biztosít, mivel ezek a rendszerek jövőben képesek lesznek akár 10 GHz-es frekvenciák kezelésére. Még távolabbi kilátásokat tekintve érdekes fejlemények vannak hybrid kábeltervezés terén, amelyek légréssel szigetelt dielektrikumot használnak. Ezek az új kábelek egyre inkább megjelennek az ultra szélessávú mmHullámú gerinchálózati kapcsolatokat igénylő, 28 GHz feletti alkalmazásokban.
Mire használják az RF koaxiális kábeleket?
Az RF koaxiális kábeleket rádiófrekvenciás jelek továbbítására használják a telekommunikációs infrastruktúrában, beleértve a mobilhálózatokat és az adóállomásokat.
Miért előnyösebbek a koaxiális kábelek az utolsó mérföldön a fénykábelekkel szemben?
Koaxiális kábeleket részesítenek előnyben az utolsó mérföldön a szálak helyett a költség-teljesítmény arány és az időjárásállóság miatt.
Milyen frekvenciatartományt fednek le az RF koaxiális kábelek?
Az RF koaxiális kábelek DC-től 110 GHz-ig terjedő frekvenciatartományt fednek le, így különféle alkalmazásokra alkalmasak.
Milyen hatással van az RF koaxiális kábelekre a helytelen lezárás?
A helytelen lezárás passzív intermodulációt (PIM) okozhat, ami nemkívánatos jeleket eredményez és csökkenti a megbízhatóságot.
Hogyan befolyásolják a takarótervezések a teljesítményt sűrű RF környezetekben?
Többrétegű takarótervezések (fólia, fonat, kompozit anyagok) csökkentik az interferencia-problémákat és javítják az EMI-állóságot sűrű RF környezetekben.
Copyright © 2024 Zhenjiang Jiewei Electronic Technology Co., Ltd. - Adatvédelmi szabályzat
EN
Forró hírek