בלוג

הכרת כבלי RF מזינים: פונקציות ליבה וסוגים

מה הם כבלי RF מזינים וכיצד הם פועלים ברשתות תאים?

כבלים פידר RF מעבירים את אותות התדר הרדיואי בין חלקי רשתות תאים חשובים, כמו אנטנות ויחידות בסיס, והלאה. ברוב העיצובים הקואקסיאליים יש ארבעה חלקים עיקריים: תיל נחושת במרכז, ملفוף בחומר דיאלקטרי המשמש כבידוד. מסביב לכך מוצב שילוט מתכתי שמונע הפרעות לא רצויות, וכל זה מוגן על ידי מעטפת חיצונית מפני נזק פיזי. החלק השילוטי הוא קריטי במיוחד מכיוון שהוא מונע מהפרעות אלקטרומגנטיות לפגוע במערכת, בעוד החומר הדיאלקטרי עוזר לשמור על פעילות חלקה על ידי שמירה על תכונות חשמליות מתאימות. כשמדובר ב-5G, כבלים אלו עם איבודים מינימליים הופכים לנחוצים לחלוטין, שכן הם חייבים להתמודד עם גלי המילימטר בתדר גבוה מאוד מבלי לאבד יותר מדי עוצמת אות בדרך.

סוגי כבלים קואקסיאליים נפוצים: RG לעומת סדרת LMR

ספקים של תקשורת עושים שימוש בשני סוגים עיקריים של כבלים פידר קואקסיאליים:

סדרה	דעיכה (dB/100 רגל @ 2GHz)	מקרה שימוש
Rg	6.8–9.1	קשרים פנימיים למרחק קצר
LMR	2.2–3.7	התקנות חיצוניות עם איבוד נמוך

כבלים של LMR מציגים הפסד אותות נמוך ב-23% בערך בתדרים גבוהים בהשוואה לגירסאות RG הסטנדרטיות, מה שהופך אותם למתאימים יותר לאתר מקרו של 5G הדורשים ריצות כבל ארוכות מעל 100 רגל.

הסבר על עיכוב: 50 אוהם לעומת 75 אוהם ביישומי תקשורת

כאשר יש חוסר התאמה בהיגב במערכת, האותות מוחזרים חזרה במקום לנוע קדימה בצורה תקינה, מה שמטעה את יעילות הפעולה של הרשתות. מרבית העובדים בטלוויזיה שידורית ממשיכים להשתמש בכבלים של 75 אום מכיוון שהם מתאימים יפה לתחום זה. אך כשמדובר במגדלי סלולרי ותשתיות אלחוטיות אחרות, כמעט כולם מעדיפים כיום כבלים של 50 אום. הם יכולים להחזיק בעוצמת הספק הרבה יותר גבוהה בהשוואה לכבלים של 75 אום, לפעמים עד 5 קילוואט, תוך איבוד פחות של עוצמת האות בדרך. לפי דוח תעשייה עדכני מתחילת 2024, כ-9 מתוך כל 10 חברות תקשורת מתקנות כבלים של 50 אום בין האנטנות לבין יחידות הרדיו המרוחקות (RRUs). העדפה זו הגיונית בהתחשב בצרכים של רשתות סלולריות מודרניות.

מזעור הדämpות האות: אורך הכבל, עובי והפסדי תדירות

איך הפסדי האות גוברים עם המרחק והתדירות

ככל שאותות מתקדמים למרחקים ארוכים יותר ופועלים בתדרים גבוהים יותר, הם מאבדים באופן טבעי בעוצמתם. הירידה בדרך כלל נעה בין 0.2 ל-1.5 דציבל בכל 100 רגל של כבל, אם כי ערך זה משתנה בהתאם לסוג הכבל ולטווח התדרים שבו הוא פועל. קחו למשל תדר של 900 מגה-הרץ: כבלים קואקסיאליים רגילים יראו ירידה של כ-11 דציבל לאחר 100 רגל בלבד, בעוד שכבלים חדשים מסוג "אובדן נמוך" מקטינים זאת לכ-8 דציבל. המצב מתדרדר כאשר עוברים לתדרים גבוהים יותר. בדקו את 5G הפועל על גבי פסי תדר של 3.5 ג'יגה-הרץ בהשוואה לסיגנלי 4G ישנים שמתחת ל-2 ג'יגה-הרץ – הטכנולוגיה החדשה סובלת מעבר פי 2.5 מהפסדי אותות. יש למעשה שני סוגי התנהגות להפסדים הללו. כשמדובר באורך הכבל, האות חלש בצורה ישרה והולכת עם המרחק שהוא עובר. אך בתדרים המצב שונה – זה לא רק קצת גרוע יותר, אלא הפסדי הסיגנל הופכים לרע יותר באופן מעריכי ככל שעולים בתדר. לכן, אם מישהו ינסה להכפיל את אורך הכבל, הוא יכפיל גם את הפסדי הסיגנל. ואל תתנו לעצמכם לשכוח מבעיות סיגנל חמורות אם תנסו להאריך עוד יותר.

איזון בין קוטר הכבל לדעיכה לביצועים אופטימליים

כבלים בקוטר גדול יותר מקטינים את הדעיכה אך מגדילים את הקשיחות והעלות. לדוגמה, כבל בקוטר 0.5 אינץ' מקטין את אובדן האות ב-40% בהשוואה לגירסה בקוטר 0.25 אינץ' בתדירות 3 ג'יגה-הרץ. עם זאת, כבלים עבים יותר קשים יותר לרouting במרחבים צרים. מפעילים לעתים קרובות מעריכים את המאזל הזה באמצעות הקריטריונים הבאים:

קוטר (באינץ')	דירוג גמישות	דעיכה בתדירות 3 ג'יגה-הרץ (dB/100 רגל)
0.25	גבוה	6.8
0.5	לְמַתֵן	4.1
0.75	נמוך	2.9

מאפייני איבוד תלויי תדר בפסי 4G ו-5G

תשתית הרשת של היום צריכה להתמודד עם אותות על פני טווח רחב של תדרים, החל מ-600 MHz ועד 40 GHz. טכנולוגיית 4G LTE ישנה שפועלת בין 700 ל-2600 MHz חווה בדרך כלל ירידת אותות בגובה 3 עד 8 dB כל 100 רגל, בשימוש בכבלים רגילים. המצב נהיה מורכב יותר כשנוגע לטכנולוגיות חדשות. פס התדר האמצעי של 5G ב-3.5 GHz נתקל באיבודים חמורים בהרבה, ולפעמים מגיע לאיבוד של 12 dB באותו מרחק. ומעבר לכך, קיימים גלי המילימטר בתדרים גבוהים של 24 עד 40 GHz, הדורשים כבלי אפסה אולטרא-נמוכה במיוחד, רק כדי לשמור על עוצמת האות מעל רמות נפילה מסוכנות של 15 dB. הבדלים אלו חשובים מאוד בהחלטות פריסה בעולם האמיתי.

שיטות עבודה מומלצות להפחתת דעיכת אותות בקווי הזנה

1. מזער את אורך הכבל : הקטנת האורך ב-50 רגל יכולה לצמצם את איבוד האותות ב-30–55%, בהתאם לתדר
2. השתמש בכבלים מקוטבים מראש : צמדים שמסתיימים במפעל ממזערים סיכונים של אינטרמודולציה פסיבית (PIM) במהלך התקנה בשטח
3. הימנע מקמטים חדים : שמור על רדיוס כיפוף השווה או גדול מ-10 פעמים קוטר הכבל, כדי למנוע הפרעות באימפדנס
4. בחר בחומרים עם אובדן נמוך : ליבות דיאלקטריות מפושטות מספקות ביצועים טובים יותר בתדר גבוה ב-18–22% בהשוואה לפוליאתילן מוצק

על ידי התאמת مواصفות הכבל למרחק פריסה, תדר ותנאי סביבה, ניתן לצמצם את כמות הפסקות הנגרמות עקב דעיכה ב-67% ולהישאר עם יחס אות לרעש (SNR) מעל הסף הדרוש לתפעול

שמירה על תאימות תדר ורוחב פס לרשתות מודרניות

תמיכה ב-4G LTE וב-5G NR: דרישות טווח תדר

רשתות תקשורת של ימינו זקוקות לכבלי התזנה שיכולים להתמודד עם טווחי תדרים של 4G LTE, בין 700 ל-2600 MHz, וכן עם אותות ה-5G NR החדשים עד 7.125 GHz. בדיקה של חלקים שונים בספקטרום מראה כי טווח Sub-6 GHz נשאר חשוב במיוחד כדי להשיג את נקודת החטא המיטבית בין כיסוי טוב וקיבולת נתונים מספקת. בנוסף, קיימים תדרי גל מילימטרי בין 24 ל-47 GHz הדורשים כבלים מיוחדים כמעט ללא איבוד סיגנל, שכן הם פועלים בצורה הטובה ביותר במרחקים קצרים אך מציעים פוטנציאל רחב של רוחב פס. לאנשי רשת שמנסים להישאר עקביים עם דרישות משתנות, הגיוני להשתמש בכבלים התומכים במספר פסי תדרים, שכן זה מאפשר להם לנצל במקסימום את משאבי הספקטרום הזמינים, כאשר התשתית ממשיכה להתפתח לאורך זמן.

דרישות רוחב הפס של תקשורת בתהודה גבוהה

ערוצי 5G דורשים רוחבי פס של 100–400 MHz למשדר, שעוברים בהרבה את הגבול של 20 MHz ב-LTE. כדי לשמור על נאמנות האות, כבלי התיזמון צריכים לשמור על יחס VSWR מתחת ל-1.5:1, ובכך מפחיתים החזרות שעלולות להפריע לשידור וידאו 4K ולזרימות נתונים ענקיות של אינטרנט של הדברים (IoT).

איזון בין תמיכה ברשתות ישנות לבין ביצועים עתירי עמידה

על הפעילים לשמור על תואמויות עם שירותי 3G ו-4G קיימים, תוך הכנה ל-5G-Advanced, שמכוון לעבר מהירות שיא של עד 10 Gbps. כבלי תיזמון בעלי פאזות יציבות עם תכונות דיאלקטריות עקביות מבטיחים ביצועים אמינים בסביבות בעלות תדרים מעורבים, ומפחיתים עיוותי פאזה ביישומי MIMO ו-beamforming.

הערכת כבלי תיזמון רב-פסדיים לצורך גמישות רשת

כבלים מזינים דו-שבועיים ושלושה שבועיים יכולים להפחית את עלות התשתית עד 30% באזורים מעבר בין אזורי כפר לאזורים עירוניים. עיצובים אופטימליים תומכים בשידור סימולטני בתדר 600 MHz (LTE) ו-3.5 GHz (5G), עם דämping שאינו עולה על 0.3 dB/מ' ב-40°C, ומבטיחים פעילות יעילה תחת עומסי חום אמיתיים.

שמירה על שלמות האות: ביצועי PIM וגורמים בהתקנה

הבנת אינטרמודולציה פסיבית (PIM) במערכות תאים

השתלבות אינטראמודולציה (PIM) מתרחשת כאשר נקודות לא ליניאריות ברכיבים פאסיביים מתחילות ליצור אותות הרמוניים מטרידים שאף אחד לא רוצה. לאחרונה אנו רואים שהבעיה הזו הופכת לרעה במיוחד ברשתות 5G. הקפיצה לתדרים גבוהים יותר, סביב 3.5 ג'יגה-הרץ, למעשה מחמירה את המצב, וגורמת לעיוות של כ-15 עד 20 אחוזים יותר בהשוואה למה שסבלנו מתוכנולוגיית 4G הישנה. מהנדסי שדה נתקלים בכמה סיבות נפוצות בעת אבחון בעיות PIM. חיבורים מחוסלים הם אחת הסיבות הגדולות, כמו גם חיבורים רופפים שלא מישהו טרח לחזק כראוי לאחר ההתקנה. ואל נשכח מקבלי כבלים שאינם תואמים היטב זה לזה. כל הבעיות הקטנות האלה יוצרות הפרעות שמחלישות את ביצועי הרשת ומפחיתות את הקיבולת הכוללת לאורך זמן.

איך משפיע PIM על קיבולת הרשת ואיכות השיחה

מחקר שנערך בסביבות שדה לאורך שנת 2023 מראה כי כאשר מתרחשת הפרעה של מודולציה בין-תורנית (PIM), היא יכולה לצמצם את נפח הרשת ב-40 אחוזים, במגדלי תאים עירוניים עמוסים בשעות העומס. כשמספר ספקים פועלים במרחבים צפופים, הבעיות מחמירות אף יותר, מה שמביא להפסקת שיחות ולחיבורים איטיים באופן מציק למשתמשים. אופרטורי רשת שעובדים עם כבלים משדרים שבהם מדידות PIM עולות על -140 דציבל, מבחינים בزيادة של כ-30% בכרטיסי שירות ללקוחות שמגישים תלונות על איכות שמע ירודה בשיחות טלפון וחיבורים לא יציבים. זו אינה בעיה אבסטרקטית רק עבור מהנדסים – היא משפיעה ישירות על חוויית המשתמשים בمناطקים צפופים.

בחירת והתקנת כבלי הזנה עם PIM נמוך לסביבות צפופות

כבלי הזנה עם PIM נמוך, עם מפרקים מעובדי כסף, מקטינים את המודולציה הבין-תורנית ב-85% בהשוואה לממשקים סטנדרטיים מאלומיניום. פרקטיקות התקנה קריטיות כוללות:

• איטום בשליטה על מומנט (25–30 N·m למוצרי חיבור מסוג N)
• הימנעות מכיפופים צרים יותר מ-10 פעמים קוטר הכבל
• החלה של ג'ל נוגד חמצון על סיומות בחוץ

בהתקנות 5G באורך גל מילימטרי, כבלים עם דירוג PIM ≤ -155 dBc משפרים את יחס האות לרעש ב-12 dB, ומרחיבים את רדיוס הפעולה האפקטיבי ב-18%. בדיקת PIM שגרתית כל 6–12 חודשים עוזרת לשמור על התאמה לתקן 3GPP TS 37.145 שליטה בהפרעות.

עמידות סביבתית ואמינות ארוכת טווח של כבלי תזונה

קשיי התקנה בחוץ: קרינת UV, לחות ותנודות טמפרטורה קיצוניות

כבלים מזינים המותקנים בחוץ חייבים להתמודד עם מגוון תנאים קיצוניים. חשיפה ממושכת לאור UV היא בעיה גדולה, ובעתים קרובות גורמת לשבירת שרוול הפוליאתילן בכ-40 אחוז תוך חמש שנים בלבד. כמו כן, יש את תנודות הטמפרטורה הקיצוניות, מ-40 מעלות צלזיוס עד 85 מעלות צלזיוס, וכן גשמים טורנדיים שיכולים לעלות על 100 מ"מ לשעה, מה שעלול לפגוע בחיבורים לאטומים של הכבלים. כאשר כבלים אלו מותקנים לאורך חופים, המצב הופך לקיצוני עוד יותר, שכן ערפל מלח גורם לתהליכי קורוזיה. מקלטים מתחילים להיכשל מהר יותר, והאותות יורד בצורה משמעותית אם הם אינם מוגנים כראוי מפני הסביבה הימית.

תכונות הגנה עיקריות: עמידות ב-UV, חסימת מים ויציבות תרמית

כדי לעמוד בתנאים קיצוניים, כבלים מזינים מודרניים כוללים:

• שרוול מstabיליזה נגד UV (בבדיקה לפי UL 1581 MW 1100) שומר על ≥90% מכוח המשיכה לאחר 3,000 שעות של חשיפה
• הגנה משולשת על בסיס חסימת מים שילוב של טכנולוגיית ליבה יבשה עם שריון אלומיניום מוגבהל למניעת חדירת לחות
• דיאלקטרים יציבים תרמית שמירה על יחס גלים עומדים (VSWR) פחות מ-1.3:1 בטווח טמפרטורות של -55° צלזיוס עד +125° צלזיus

תכונות אלו מבטיחות ביצועים חשמליים עקביים גם בתנאי סביבה משתנים

תקני תעשייה עבור כבלים מזינים עמידים, מתאימים לשימוש בחוץ

התאמת תקן Telcordia GR-13-CORE מבטיחה מחזור חיים מינימלי של 20 שנה בסביבות קשות בחוץ. אישורים חיוניים כוללים:

סטנדרטי	תנאי עיקרי	רלוונטיות לכבלים
IEC 60754-1	פליטת עשן חסרה הולגניים	התקנות בטוחות במנהרות/מרתפים
EN 50288-7-1	עמידות frente ל-UV/התרחשות מזג אוויר	חשיפה ישירה לשמש
ETSI EN 302 066	הגנה על צמצום IP68	אתרי תאים בסיכון לשיטפון

שאלות נפוצות לגבי כבלי אספקת RF

למה משמשים כבלי אספקת RF?

כבלי אספקת RF משמשים להעברת אותות תדר רדיו בין רכיבים מרכזיים כמו אנטנות ויחידות בסיס במערכות תקשורת סלולריות.

אילו סוגי כבלים קואקסיאליים בשימוש נפוץ בתעבורה?

מפעילי תקשורת משתמשים בעיקר בכבלים קואקסיאליים מסוג RG ו-LMR, כאשר LMR מציע אובדן אות נמוך יותר בתדרים גבוהים.

למה חברות תקשורת מעדיפות כבלים של 50 אום?

כבלים של 50 אום מועדפים כי הם מעבירים יותר הספק בצורה יעילה עם איבוד אות קטן יותר בהשוואה לכבלים של 75 אום.

איך קוטר הכבל משפיע על דעיכת האות?

כבלים בקוטר גדול יותר מקטינים את דעיכת האות, אך מגדילים את הקשיחות והעלות, ולכן יש צורך להעריך בזהירות את המאזן בין היתר לבין חסר.

איך ניתן למזער דעיכה של אות בקווים משדרים?

דעיכת האות יכולה zostać ממוזערת על ידי צמצום אורך הכבל, שימוש בכבלים עם מחברים מובנים מראש, הימנעות מסיבובים חדים ובאמצעות בחירת חומרים עם איבוד נמוך.

באילו אתגרים סביבתיים מתמודדים כבלים משדרים חיצוניים?

כבלים משדרים חיצוניים מתמודדים עם אתגרים כמו חשיפה לקרינת UV, לחות, טמפרטורות קיצוניות וקורוזיה בסביבות ימיות.