Blog

Az RF tápvonalak megértése: alapvető funkciók és típusok

Mi az RF tápvonal, és hogyan működik a sejthálózatokban?

Az RF tápvonal-kábelek rádiófrekvenciás jeleket továbbítanak az adóvevők és alapközponok, valamint az antennák között a mobilhálózatok fontos elemei között. A legtöbb koaxiális kialakításnak négy fő része van: egy rézhuzalból álló központi vezetővel kezdődik, amelyet dielektrikus anyag vesz körül, mely szigetelőként funkcionál. Ezt követi egy fémárnyékolás, amely megakadályozza a nemkívánatos zavarokat, végül mindent egy külső hüvely védi a mechanikai sérülések ellen. Az árnyékolás különösen fontos, mivel megakadályozza, hogy az elektromágneses zaj zavarja a működést, miközben a dielektrikum segíti a zavartalan működést megfelelő villamos tulajdonságok fenntartásával. Amikor konkrétan az 5G-ről beszélünk, ezek az alacsony veszteségű kábelek elengedhetetlenek, mivel képeseknek kell lenniük a nagyon magas frekvenciájú milliméterhullámok kezelésére anélkül, hogy túl sok jelet veszítenének útközben.

Gyakori koaxiális kábel típusok: RG vs LMR sorozat

A távközlési szolgáltatók elsősorban két fajta koaxiális tápvonal-kábelt használnak:

Sorozat	Csillapítás (dB/100 láb @ 2GHz)	Használati eset
Rg	6.8–9.1	Rövid távú beltéri linkek
LMR	2.2–3.7	Alacsony veszteségű kültéri telepítések

Az LMR kábelek kb. 23%-kal alacsonyabb jelcsillapodást biztosítanak magas frekvenciákon, mint a szabványos RG változatok, így jobban alkalmasak olyan 5G makró állomásokhoz, ahol 100 lábnál hosszabb kábelvezetés szükséges.

Impedancia magyarázata: 50 Ohm vs 75 Ohm távközlési alkalmazásokban

Amikor impedancia-ellentmondás van a rendszerben, a jelek visszaverődnek, ahelyett hogy megfelelően haladnának tovább, ami zavarja a hálózatok működési hatékonyságát. A többség a műsorszóró televízióban még mindig ragaszkodik a 75 ohmos kábelekhez, mivel azok jól működnek ezen a területen. Amikor azonban mobilantennák és más vezeték nélküli infrastruktúrák kerülnek sorra, napjainkban szinte mindenki inkább a 50 ohmos kábeleket részesíti előnyben. Ezek sokkal nagyobb teljesítményt bírnak el, mint 75 ohmos társaik, akár 5 kilowattig is, miközben kevesebb jelet veszítenek útközben. Egy 2024 elején készült iparági jelentés szerint a távközlési vállalatok kb. tízből kilencen 50 ohmos kábeleket telepítenek az antennák és a távoli rádióegységek (RRU) közé. Ez az előnyben részesítés érthető a modern sejthálózatok követelményeinek tükrében.

Jelveszteség minimalizálása: Kábelhossz, vastagság és frekvenciaveszteség

Hogyan növekszik a jelcsillapítás a távolsággal és a frekvenciával

Ahogy a jelek nagyobb távolságra terjednek és magasabb frekvenciákon működnek, természetes módon csökken az erősségük. A csillapodás általában 0,2 és 1,5 dB között mozog minden 100 lábnyi kábel esetén, bár ez változik attól függően, hogy milyen típusú kábelt használunk, illetve milyen frekvenciatartományban működik. Vegyük például a 900 MHz-es frekvenciát: a hagyományos koax kábelek kb. 11 dB-es jelcsillapodást mutatnak már 100 láb után, míg az új, alacsony csillapodású kábelek ezt körülbelül 8 dB-re csökkentik. A helyzet tovább romlik, ha magasabb frekvenciákra lépünk. Nézzük a 3,5 GHz-es sávon működő 5G-t az öregebb, 2 GHz alatti 4G-jelekhez képest: az új technológia majdnem 2,5-szer nagyobb jelcsillapodást szenved el. Valójában kétféle veszteségtípus létezik. Amikor a kábelhosszról beszélünk, a jel erőssége közvetlen arányban csökken a megtett távolsággal. A frekvencia viszont másképp működik: nem csak kicsit rosszabb, hanem exponenciálisan romlik, ahogy növekszik. Így ha valaki megpróbálja duplájára növelni a kábelhosszt, akkor a jelcsillapodás is duplájára nő. És ne is gondoljon sokkal hosszabb szakaszra komoly jelproblémák nélkül.

A kábelátmérő és csillapítás kiegyensúlyozása az optimális teljesítmény érdekében

A nagyobb átmérőjű kábelek csökkentik a csillapítást, de növelik a merevséget és a költségeket. Például egy 0,5 hüvelykes kábel 40%-kal csökkenti a jelveszteséget egy 0,25 hüvelykes változathoz képest 3 GHz-en. Ugyanakkor a vastagabb kábeleket nehezebb szűk helyeken vezetni. A működtetők gyakran a következő szempontok alapján értékelik a kompromisszumokat:

Átmérő (hüvelykben)	Mozgékonysági osztályzat	Csillapítás 3 GHz-en (dB/100 láb)
0.25	Magas	6.8
0.5	Mérsékelt	4.1
0.75	Alacsony	2.9

Frekvenciafüggő veszteségi jellemzők a 4G és 5G sávokban

A mai hálózati infrastruktúrának kezelnie kell a jeleket egy széles frekvenciaspektrumban, amely 600 MHz-től egészen 40 GHz-ig terjed. A régebbi, 700 és 2600 MHz között működő 4G LTE technológia általában körülbelül 3–8 dB jelcsillapodást tapasztal 100 láb (kb. 30 méter) hosszúságú szabványos kábelezés esetén. A dolgok nehezebbé válnak az újabb technológiák tekintetében. Az 5G középső sávján, 3,5 GHz-en lényegesen rosszabb veszteségekkel kell számolni, amelyek ugyanazon távolságon akár 12 dB-t is elérhetnek. És vannak még a magas frekvenciás milliméterhullámok, a 24–40 GHz-es tartományban, amelyek abszolút speciális, extrém alacsony csillapodású kábeleket igényelnek ahhoz, hogy a jel erőssége ne csökkenjen veszélyes 15 dB-nél nagyobb mértékben. Ezek a különbségek nagymértékben befolyásolják a gyakorlati telepítési döntéseket.

Ajánlott eljárások a jelromlás csökkentésére a tápvonalakon

1. Kábelhossz minimalizálása : A hossz 50 lábbal (kb. 15 méterrel) történő csökkentése a jelcsillapodást 30–55%-kal csökkentheti, a frekvenciától függően
2. Előre csatlakoztatott kábelek használata : A gyári lezárású kábelek csökkentik a passzív intermodulációs (PIM) kockázatot a terepi telepítés során
3. Kerülje az éles hajlításokat : Tartsa meg a hajlítási sugarat a kábel átmérőjének legalább 10-szeresénél, hogy elkerülje az impedancia-zavarokat
4. Válasszon alacsony veszteségű anyagokat : A habdielektrikus magok 18–22%-kal jobb nagyfrekvenciás teljesítményt nyújtanak, mint a szilárd polietilén

A kábelek jellemzőinek igazítása az üzembe helyezési távolsághoz, frekvenciához és környezeti feltételekhez akár 67%-os csökkenést eredményezhet a csillapítással kapcsolatos meghibásodásokban, miközben a jel-zaj arányt (SNR) a működési küszöb felett tartja

A frekvencia- és sávszélesség-kompatibilitás biztosítása modern hálózatokhoz

Támogatja a 4G LTE és az 5G NR: Frekvenciatartomány-követelmények

A mai kommunikációs hálózatok olyan tápvonalakat igényelnek, amelyek képesek kezelni a 4G LTE 700 és 2600 MHz közötti frekvenciatartományait, valamint a modernabb, akár 7,125 GHz-ig terjedő 5G NR jeleket is. A spektrum különböző tartományait tekintve a Sub-6 GHz sáv továbbra is nagyon fontos marad a jó lefedettség és elegendő adatsűrűség közötti ideális egyensúly miatt. Ezen felül ott vannak a 24 és 47 GHz közötti milliméterhullámú frekvenciák, amelyek speciális, majdnem nulla jelcsillapodású kábeleket igényelnek, mivel rövidebb távolságokon nyújtanak optimális teljesítményt, ugyanakkor hatalmas sávszélességi potenciállal rendelkeznek. A hálózati szolgáltatók számára, amelyek az idő előrehaladtával változó igényekhez próbálnak alkalmazkodni, értelmes megoldás olyan kábelek használata, amelyek több frekvenciasávot is támogatnak, így kihasználhatják a rendelkezésre álló spektrumforrásokat, miközben az infrastruktúra folyamatosan fejlődik.

Nagy adatsebességű távközlési rendszerek sávszélesség-igénye

az 5G csatornák sávszélességet igényelnek 100–400 MHz között állomásonként, ami jelentősen meghaladja az LTE 20 MHz-es korlátját. A jelminőség fenntartása érdekében a tápfunkábelnek 1,5:1 alatti VSWR arányt kell biztosítania, minimalizálva a visszaverődéseket, amelyek zavarhatják a 4K videóstreaminget és a nagy mennyiségű IoT-adatáramlást.

A régi hálózatok támogatásának és a jövőbiztos teljesítménynek az egyensúlyozása

A szolgáltatóknak kompatibilisnek kell maradniuk a meglévő 3G és 4G szolgáltatásokkal, miközben felkészülnek az 5G-Advanced-ra, amelynek célja akár 10 Gbps-os csúcssebesség elérése. Fázisstabil kábelek, állandó dielektromos tulajdonságokkal, megbízható teljesítményt biztosítanak vegyes frekvenciakörnyezetben, csökkentve a fázistorzítást MIMO és sugárformáló alkalmazásokban.

Több sávú tápfunkábelek értékelése hálózati rugalmasság érdekében

A kettős és háromsávos tápfunkábelek akár 30%-kal is csökkenthetik az infrastrukturális költségeket a vidéki és városi területek közötti átmeneti zónákban. Az optimális tervezés támogatja az egyidejű adást 600 MHz (LTE) és 3,5 GHz (5G) frekvencián, 40 °C-on mért legfeljebb 0,3 dB/m csillapítással, így biztosítva hatékony működést a valós hőterhelés alatt.

Jel integritásának fenntartása: PIM teljesítmény és telepítési tényezők

Passzív intermoduláció (PIM) megértése a celluláris rendszerekben

A passzív intermoduláció, röviden PIM akkor keletkezik, amikor a passzív alkatrészek nemlineáris pontjai zavaró harmonikus jeleket hoznak létre, amelyekre senkinek sincs szüksége. Ezt a problémát különösen súlyossá vált az elmúlt időben az 5G-hálózatokban. Az ugrás a magasabb, körülbelül 3,5 GHz-es frekvenciákra tulajdonképpen tovább súlyosbítja a helyzetet, és körülbelül 15–20 százalékkal nagyobb torzítást okoz, mint amit a régi 4G-technológiánál tapasztaltunk. A terepi mérnökök több gyakori okra szoktak bukkanni PIM-problémák hibaelhárítása során. Ilyen például a korrodált csatlakozók, valamint azok a lazán ülő szerelvények, amelyeket senki nem gondoskodott megfelelően meghúzni a telepítés után. Ne feledkezzünk meg a rosszul kompatibilis kábelszerelvényekről sem. Mindezen apró problémák interferenciát hoznak létre, amely fokozatosan rontja a hálózati teljesítményt és csökkenti az összesített kapacitást.

Hogyan hat a PIM a hálózati kapacitásra és a hívásminőségre

A 2023-ban végzett, terepen végrehajtott kutatások szerint amikor passzív intermodulációs (PIM) interferencia lép fel, a hálózati sávszélesség akár 40 százalékkal is csökkenhet zsúfolt városi adótorony esetén csúcsforgalmi időszakban. Amikor több szolgáltató működik szoros térben, ezek a problémák még súlyosbodnak, ami megszakadó hívásokhoz és rendkívül lassú internetkapcsolathoz vezet a felhasználók számára. Azok a hálózati üzemeltetők, amelyek olyan tápvonalakkal dolgoznak, ahol a PIM-mérések -140 dBc fölé emelkednek, körülbelül 30 százalékos növekedést tapasztalnak az ügyfélszolgálati panaszokban, amelyek rossz hangminőségről telefonhívások során és instabil kapcsolatról szólnak. Ez nem csupán elvont mérnöki probléma, hanem közvetlenül érinti a végfelhasználói élményt a sűrűn lakott területeken.

Alacsony PIM-értékű tápvonalak kiválasztása és telepítése sűrűn lakott környezetekben

Alacsony PIM-értékű tápvonalak, ezüstözött csatlakozókkal ellátva, 85 százalékkal csökkentik az intermodulációt a szokásos alumínium csatlakozókhoz képest. A kritikus telepítési gyakorlatok a következők:

• Nyomatékszabályozott meghúzás (25–30 N·m N-típusú csatlakozók esetén)
• Olyan hajlítások elkerülése, amelyeknél a hajlítási sugár kisebb, mint a kábel átmérőjének 10-szerese
• Antioxidáns gél felvitele kültéri bekötésekhez

Milliméterhullámú 5G-telepítések esetén a PIM ≤ -155 dBc értékkel rendelkező kábelek 12 dB-rel javítják a jel-zaj arányt, ezzel növelve az effektív lefedési távolságot 18%-kal. A rendszeres PIM-tesztelés 6–12 havonta segít fenntartani a megfelelőséget a 3GPP TS 37.145 szabványban előírt interferencia-ellenőrzési követelményekkel.

Környezeti állóság és hosszú távú tápvonal-biztonság

Kültéri telepítési kihívások: UV-sugárzás, nedvesség és extrém hőmérséklet

A szabadban telepített tápvilágító kábeleknek különféle nehéz körülményekkel kell szembenézniük. A hosszú idejű UV-sugárzásnak való kitettség komoly probléma, gyakran okozza, hogy a polietilén külső réteg öt év alatt kb. 40 százalékkal bomlik le. Ezután itt vannak a szélsőséges hőmérséklet-ingadozások -40 Celsius-foktól egészen 85 Celsius-fokig, valamint olyan zivataros esők, amelyek időnként meghaladják a 100 millimétert óránként, és komoly terhet jelentenek a kábelek tömítéseinek. Ha ezek part mentén kerülnek felhasználásra, a helyzet még rosszabb, mivel a sóköd korróziót okoz. A csatlakozók hamarabb elromlanak, és a jelek jelentősen csökkennek, ha nincsenek megfelelően védve ezzel a tengeri környezettel szemben.

Fő védőjellemzők: UV-állóság, vízlezárás és hőstabilitás

A kemény körülmények ellenállásához a modern tápvilágító kábelek a következőket tartalmazzák:

• UV-stabilizált külső réteg (UL 1581 MW 1100 szerint tesztelve), amely megőrzi a szakítószilárdság legalább 90%-át 3000 órás UV-kitettség után
• Háromrétegű vízvédelem a szárazmagos technológia ötvözése hegesztett alumíniumpáncéllal a nedvesség behatolásának megelőzésére
• Termikusan stabil dielektrikumok vSWR <1,3:1 fenntartása -55 °C és +125 °C közötti hőmérsékleteken

Ezek a jellemzők biztosítják az állandó elektromos teljesítményt a változó környezeti feltételek ellenére.

Iparszabványok tartós, kültéri használatra alkalmas tápvezetékekhez

A Telcordia GR-13-CORE előírásainak való megfelelés garantálja a minimális 20 éves élettartamot igénybevételre érzékeny kültéri környezetben. Kötelező tanúsítványok:

Szabvány	Kulcsfontosságú követelmény	Relevancia a kábelekhez
IEC 60754-1	Halogénmentes füstkibocsátás	Biztonságos alagút/pince telepítések
EN 50288-7-1	UV/időjárási ellenállás	Közvetlen napsugárzásnak való kitettség
ETSI EN 302 066	IP68 bemerítési védelem	Árvízveszélyes cellaállomások

RF tápvonalak GYIK

Mire használják az RF tápvonalakat?

Az RF tápvonalak rádiófrekvenciás jeleket továbbítanak az antenna és a bázisállomás-készülék között a mobilhálózatokban.

Milyen típusú koaxiális kábeleket használnak gyakran a távközlésben?

A távközlési szolgáltatók elsősorban RG és LMR koaxiális kábeleket használnak, amelyek közül az LMR alacsonyabb jelcsillapítást nyújt magasabb frekvenciákon.

Miért részesítik előnyben a távközlési vállalatok az 50 ohmos kábeleket?

az 50 ohmos kábeleket azért részesítik előnyben, mert hatékonyabban kezelnek nagyobb teljesítményt, és kisebb a jelveszteség bennük, mint a 75 ohmos kábelekben.

Hogyan befolyásolja a kábel átmérője a jelcsillapítást?

A nagyobb átmérőjű kábelek csökkentik a jelcsillapítást, de növelik a merevséget és a költségeket, így a kompromisszumok gondos mérlegelése szükséges.

Hogyan lehet minimalizálni a jelromlást a tápvonalakon?

A jelromlás minimalizálható a kábelhossz csökkentésével, előre szerelt kábelek használatával, éles hajlatok elkerülésével és alacsony veszteségű anyagok választásával.

Milyen környezeti kihívásokkal néznek szembe a kültéri tápkábelek?

A kültéri tápkábelek olyan kihívásokkal néznek szembe, mint az UV-sugárzás, a nedvesség, a hőmérsékleti extrémek és a korrózió tengeri környezetben.