Blog

Miért a légdielektrikus koaxiális kábel a legjobb választás a 5G és mmWave bázisállomásokhoz

Az alacsony veszteség fizikája: hogyan csökkenti a légdielektrikus közeg a csillapítást 2,5 GHz felett

A levegődielektrikus koaxiális kábelek a levegő rendkívül alacsony dielektromos állandóját használják ki (körülbelül 1), amely az összes gyakorlati szigetelő anyag közül a legalacsonyabb, így kiválóan alkalmasak a jelveszteség csökkentésére 2,5 GHz feletti frekvenciákon. A hagyományos habos vagy tömör polietilén dielektrikumokkal szemben a levegő nem okoz jelentős molekuláris polarizációt, így sokkal kevesebb energiát nyel el. Körülbelül 6 GHz-en ez akár közel 40%-kal is csökkentheti a jelcsillapítást. A magasabb milliméterhullámú tartományokban ez a tulajdonság különösen fontossá válik, mivel a jelveszteség a frekvencia növekedésével gyorsabban romlik. Valós körülmények között végzett tesztek azt mutatják, hogy ezek a levegődielektrikus kábelek akár 100 méteren keresztül is körülbelül 92%-os jelminőséget képesek fenntartani 28 GHz-es frekvencián. Ez lényegesen jobb, mint a legtöbb habmagos kábel teljesítménye, amelyek általában a 70% alá esnek. Ilyen tiszta jelek megtartása elengedhetetlen a modern hálózatokban alkalmazott fejlett modulációs technikákhoz, és különösen fontos az alacsony késleltetés fenntartásához a 5G-hálózatok gerinchálózataiban.

Hőállóság és nagy teljesítménykezelés sűrű városi 5G bázisállomásokhoz

Városi területeken az 5G-állomások általában 200 watt feletti adóteljesítményen működnek, ami azt jelenti, hogy komoly hőkezelési megoldásokra van szükségük. Az üreges maggal rendelkező levegődielektrikus koaxiális kábelek egyre népszerűbbek, mivel a belsejükben lévő üreg körülbelül háromszor gyorsabban vezeti el a hőt, mint a hagyományos tömör töltésű kialakítások. Merev kábelek esetén az illesztési veszteség változása az ipari hőmérsékleti tartomány egészében (−40 °C-tól +85 °C-ig) 0,05 dB alatt marad. Ez különösen fontos a tetőkre szerelt berendezések esetében, ahol a közvetlen napsugárzás súlyos túlmelegedést okozhat. Félig hajlítható kábelek tekintetében az impedancia stabil marad, a VSWR-arány akkor is 1,15:1 alatt van, ha a kábelt éles sarkokon hajlítják meg. Ez segít elkerülni a bosszantó PIM-problémákat, amelyek a kompakt antennatömbök integrálásakor jelentkezhetnek. Mindezek az elemek együttesen biztosítják, hogy a hálózat megbízhatóan üzemeljen. És legyünk őszinték: a szolgáltatók számára a leállás nem opció, hiszen a Ponemon Intézet tavalyi kutatása szerint az állásidő óránként kb. 740 000 dollárba kerül nekik.

Legjobb ellenőrzött légdielektrikus koaxiális kábel típusok bázisállomások telepítéséhez

Rugalmas légdielektrikus vezetékek: Pontos teljesítmény 3,5 GHz-en és azon túl

A merev, légtömény koaxiális kábelek rendkívül alacsony jeelveszteséget biztosítanak az 2,5 GHz-nél magasabb frekvenciákon működő fix tápvonal-alkalmazásokhoz. Ami különlegessé teszi ezeket a kábeleket, az a hézagmentes külső vezetőjük tervezése, amely végig konzisztens levegőrés-geometriát biztosít. Ez a konzisztencia körülbelül 30%-kal csökkenti a jeelveszteséget hasonló habmagos kábelekhez képest milliméterhullámú frekvenciákon. Mindenki számára, aki 3,5 GHz és annál magasabb frekvenciájú jelekkel dolgozik, ez a pontossági szint összességében jobb jelminőséget jelent. Ezért részesítik előnyben sokan a távközlési vállalatok ezen kábeleket makro bázisállomás-antenna tápvonalakhoz, különösen, mivel a csillapítás gyakran korlátozó tényező lehet. Ahhoz, hogy minden zavartalanul működjön, a legtöbb gyártó elkezdte beépíteni a nyomás alatt tartó rendszereket, amelyek körülbelül 3–5 font per négyzethüvelyk (psi) nyomású száraz levegőt tartanak fenn a kábel belsejében. Ezek a rendszerek megakadályozzák a nedvesség behatolását, és segítenek a feszültségállóhullám-viszony szabályozásában akár kemény időjárási körülmények között is. A telepítés ugyanakkor nehézségekkel is jár. A technikusoknak szigorú hajlítási sugárra vonatkozó irányelveket kell követniük a beüzemelés során. Ennek ellenére a merev, légtömény dielektrikumos kábelek kiemelkednek hosszú élettartamuk és kiváló fázisstabilitásuk miatt, így ideálissá teszik őket azokhoz a permanens toronytelepítésekhez, ahol a megbízhatóság a legfontosabb.

Félrugalmassági Légtörésű Dielektrikum Változatok: A Telepítési Kézenfekvőség és a 24–28 GHz Hatékonyság Összhangja

A félig rugalmas, levegőszigetelésű kábelek a teljesítmény és a könnyű telepíthetőség között foglalnak el helyet, különösen hasznosak sűrűn lakott városokban és épületek belsejében, ahol kis cellák telepítése szükséges. A hullámos réz anyagú külső vezetőnek köszönhetően ezek a kábelek akár saját átmérőjük nyolcszorosára is hajlíthatók, ami lehetővé teszi utólagos beépítésüket még zsúfolt tetőteraszokon is, és rendezett kábelvezetést tesz lehetővé szűk gépészeti terekben. Tesztek azt mutatták, hogy kb. 0,6 dB veszteség tapasztalható 30 méterenként 28 GHz-es frekvenciánál, így az adatátviteli sebesség erőteljes marad kompromisszum nélkül. Ezek a kábelek pontosan formázott szigetelőtávtartókkal is rendelkeznek, amelyek megakadályozzák a központi vezető elmozdulásában rezgés vagy hőmérsékletváltozás esetén, így hosszú távon is stabil marad a jelminőség. Bár enyhe jelveszteségük van a merev változatokhoz képest, a félig rugalmas kábelek a rádiófrekvenciás teljesítmény, fizikai rugalmasság és a szerelési sebesség legjobb egyensúlyát kínálják a legtöbb alkalmazás számára a 24–28 GHz-es tartományban.

Valósidejű teljesítmény: Légdielektrikus koaxiális kábel vs. habosított PE alapállomások forgatókönyveiben

CBRS sáv terepi validáció: 22%-kal alacsonyabb útvonalveszteség 120 m-en belül 3,7–3,98 GHz-en

A CBRS sávokban végzett terepi tesztek azt mutatták, hogy a levegődieléktás koaxkábelek lényegesen jobban teljesítenek, mint a habosított polietilénből készültek. Amikor kb. 120 méter hosszú, 3,7 és 3,98 GHz közötti frekvenciatartományban működő tápvonalakat vizsgálnak, a hálózati szolgáltatók folyamatosan körülbelül 22%-os csökkenést tapasztalnak a jelveszteségben. Ez azért következik be, mert a levegő majdnem tökéletes dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik (relatív dielektromos állandó, εr ≈ 1,0), szemben a habos anyagok természetes súrlódásával és a jelromlással. A javuló jelminőség általánosságban erősebb adást tesz lehetővé a toronytól. Sűrű városi területeken, ahol a mobilforgalom nagy, ez alapállomásonként 15–30%-kal magasabb adatátviteli sebességet eredményez. Emellett a lefedettségi terület kiterjedése is természetesen növekszik, további berendezések, például jelerősítők nélkül. A távközlési vállalatok számára ezek az előnyök azt jelentik, hogy gyorsabban telepíthetik az új infrastruktúrát, az erősítőik hatékonyabban és hosszabb ideig működnek, miközben az összes költség jelentősen csökken. A pénzügyi előnyök is nyilvánvalóak: a megtérülés 3–5 évvel korábban bekövetkezik a vártnál, részben a későbbi hardvercserék miatt, részben pedig a szolgáltatási szintre vonatkozó megállapodások jobb betartása miatt.

Légtöréses koaxiális kábelek kritikus telepítési és környezeti ajánlott gyakorlatai

Pára behatolásának megelőzése, nyomás alatt tartás és kültéri hosszú távú megbízhatóság

A jelminőség megőrzése a levegődielektrikus koax kábelekben nagyban függ attól, hogy száraz és stabil tér alakuljon ki a dielektrikum anyag körül. Kültéri telepítések és hosszabb kábelvezetések esetén folyamatosan 3 és 5 font per négyzethüvelyk (psi) közötti száraz levegőnyomást kell fenntartani a lecsapódás elkerülése érdekében. Már csekély mennyiségű nedvesség is komoly jelcsillapodáshoz vezethet, akár 15–20 decibellel 100 méteren belül, különösen magas frekvenciájú mmWave jelek használatakor. A csatlakozók tömítésekor a technikusok általában kétrétegű védelmet alkalmaznak: először szilikon önmegkötő szalaggal tekernék be a csatlakozót, majd UV-álló, ragasztóréteggel ellátott hőre zsugorodó burok kerül rá. Falon vagy épületeken átvezetett merev kábelek esetén a megfelelő telepítéshez lefolyó hurkok kialakítása és lefelé irányuló szelepek felszerelése tartozik, így a vízcseppek lehullhatnak, mielőtt elérnék a belsejében lévő nyomás alatt álló területet. 30 méternél hosszabb vízszintes szakaszokon célszerű kb. 15–20 méterenként dilatációs csatlakozókat elhelyezni, amelyek segítenek a hőmérsékletváltozások kezelésében anélkül, hogy megsérülne a tömítés. Tényleges terepi jelentések alapján, különösen partmenti, állandóan magas páratartalmú területekről az derül ki, hogy a megfelelő nyomás alatt tartott rendszerek kb. 8–10 évvel tovább üzemelnek, mint az ilyen védelem nélkül kialakítottak. Így bár egyesek úgy gondolhatják, hogy a nyomás alatt tartás csak plusz funkció, a tapasztalt szerelők tudják, hogy valójában elengedhetetlen ahhoz, hogy ezek a rendszerek hosszú távon megbízhatóan működjenek.

GYIK szekció

• Mi a fő előnye az 5G-hez használt levegődieléktás koaxiális kábelek alkalmazásának?
  A levegődieléktás koaxiális kábelek alacsonyabb jelelvesztést és jobb hőkezelést biztosítanak, így ideálisak magas frekvenciájú alkalmazásokhoz, mint az 5G.
• Hogyan képesek a levegődieléktás kábelek hatékonyabban kezelni a hőmérsékletet más típusú kábelekhez képest?
  A levegődieléktás kábelek üreges magja lehetővé teszi a hő hatékonyabb elvezetését, ami kritikus fontosságú a városi 5G bázisállomásoknál használt nagy teljesítményszintek kezelésében.
• Milyen telepítési kihívásokkal járhatnak a levegődieléktás koaxiális kábelek?
  A telepítés szigorú hajlítási sugárra vonatkozó előírások betartását és nyomás alá helyezési rendszerek használatát igényli a nedvesség bejutásának megelőzése érdekében.
• Miért részesítik előnyben a levegődieléktás kábeleket a habos polietilén kábelekkel szemben?
  A levegődieléktás kábelek jobb jelminőséget és alacsonyabb útvonalveszteséget kínálnak, ami növeli az adatátviteli sebességet és a lefedettségi területet további infrastruktúra nélkül.