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なぜエアダイオール同軸ケーブルが5GおよびmmWave基地局に最適な選択なのか

低損失の物理的原理：エアダイオールが2.5GHz以上で減衰を最小化する仕組み

空気誘電体の同軸ケーブルは、空気の非常に低い誘電率（約1）を利用しており、これは実用的な絶縁体の中で最も低い値です。このため、2.5GHz以上の周波数帯域で信号損失を低減するのに非常に優れています。フォームや固体ポリエチレン誘電体といった従来の選択肢と比較して、空気は分子の分極をほとんど引き起こさないため、エネルギー吸収がはるかに少ないのです。約6GHzでは、これにより信号の減衰をほぼ40%削減できます。ミリ波帯域の高い周波数領域では、周波数の上昇とともに信号損失が急速に悪化するため、この特性が特に重要になります。実際のテストでは、空気誘電体ケーブルは28GHzで100メートル伝送後も約92%の信号品質を維持することが示されています。これは、通常70%以下の性能に落ちるフォーム芯ケーブルよりもはるかに優れています。このような高品質な信号の維持は、現代のネットワークで使用される高度な変調技術にとって不可欠であり、特に5Gバックホールシステムにおける遅延の低減において極めて重要です。

密集した都市部の5G基地局向けの熱的安定性と高出力処理能力

都市部では、5G基地局は通常200ワットを超える送信出力で動作するため、優れた熱管理ソリューションが不可欠です。空気誘電体同軸ケーブルは、中空の構造により、従来の固体充填型設計に比べて約3倍速く熱を逃がせるため、注目されています。剛性ケーブルの場合、産業用温度範囲全体（マイナス40度からプラス85度まで）において、挿入損失のドリフトが0.05dB以下に抑えられます。これは、直射日光によって深刻な発熱が生じる屋上設置機器にとって非常に重要です。半柔軟性ケーブルに関しては、隅角部分にきつく曲げてもVSWR比が1.15:1未満に保たれ、インピーダンスが安定します。これにより、小型アンテナアレイを統合する際に発生しやすいPIM問題を防ぐことができます。これらの機能が組み合わさることで、ネットワークの安定稼働が確保されます。事実として、昨年のポンモン・インスティテュートの調査によると、通信事業者はダウンタイムごとに毎時約74万ドルの損失を被るため、サービス停止は許されないのです。

基地局展開向けに検証済みの主要な空気誘電体同軸ケーブルタイプ

剛性空気誘電体ライン：3.5GHzおよびそれ以上の周波数で精密な性能を実現

剛性空気誘電体同軸ケーブルは、2.5GHzを超える周波数で動作する固定フィーダー用途に対して極めて低い信号損失を実現します。これらのケーブルの特徴は、空隙の幾何学的形状を一貫して保つシームレスな外導体設計にあります。この一貫性により、ミリ波帯域で使用した場合、同様のフォームコアケーブルと比較して約30％の信号損失低減が可能になります。3.5GHz以上の周波数帯の信号を取り扱う場合、このような精度は全体的な信号の完全性を向上させることを意味します。これが多くの通信事業者がマクロ基地局のアンテナフィーダーにこれらのケーブルを好む理由です。特に伝送路損失が制限要因となるためです。円滑な運用を維持するために、ほとんどのメーカーはケーブル内部に摂氏3～5ポンドの乾燥空気を保持する加圧システムを導入し始めています。これらのシステムは湿気の侵入を防ぎ、過酷な気象条件下でも電圧定在波比を適切に制御するのに役立ちます。ただし、設置には課題も伴います。技術者は設置時に厳格な曲げ半径ガイドラインに従う必要があります。しかし、こうした要件があるにもかかわらず、剛性空気誘電体ケーブルは長寿命と優れた位相安定性により、信頼性が最も重視される恒久的なタワー設置用途に最適です。

半柔軟性空気誘電体バリエーション：設置実用性と24～28GHz効率のバランス

半柔軟性を持つ空気誘電体ケーブルは、高性能と容易な設置の間の中間に位置し、特に小型セルを設置する必要がある過密都市部や建物内での使用に適しています。外側導体は段付き銅で構成されており、ケーブル自体の直径の8倍の半径まで曲げられるため、屋上が混雑している場合でも後付けが可能であり、機械設備が密集した狭い空間内でもすっきりとした配線が可能です。28GHzという高周波数帯域においても、30メートルあたり約0.6dB程度の損失しか観測されておらず、データ通信速度が妥協されることなく維持されます。また、誘電体材料には精密に成形されたスペーサーが備わっており、振動や温度変化によって中心導体がずれることを防ぎ、長期間にわたって信号品質の安定を保ちます。剛性タイプのケーブルに比べてわずかに信号損失が大きくなるものの、24～28GHz帯域における無線周波数性能、物理的な柔軟性、および技術者が設置する際の迅速さの点で、ほとんどの状況下で最適なバランスを提供しています。

実環境での性能：基地局シナリオにおけるエア誘電体同軸ケーブルとフォームPEの比較

CBRSバンドの現地検証：3.7～3.98GHzで120m時22％低いパスロス

CBRSバンドを使用した現地試験により、空気誘電体の同軸ケーブルは発泡ポリエチレン製のものに比べて明らかに優れた性能を示している。3.7～3.98GHzの周波数帯で約120メートルのフィーダー線を使用する場合、通信事業者は一貫して信号損失が約22％低下することを確認している。これは、発泡材料が持つ自然な摩擦や信号劣化の問題と比較して、空気の誘電特性（比誘電率εrがほぼ1.0）が非常に優れているためである。信号品質の向上により、基地局塔全体としてより強力な信号を送信できるようになる。都市部のようにセルトラフィックが混雑するエリアでは、これにより基地局あたり15％から30％のデータスループット増加が見られる。さらに、リピータなどの追加機器を必要とせずにカバレッジ範囲が自然に拡大する。通信事業者にとって、これらの利点により新規インフラの展開が迅速化し、パワーアンプがより効率的に長期間動作でき、全体的なコストが大幅に削減される。財務面でのメリットも明確であり、ハードウェア交換の必要時期が遅れ、サービスレベルアグリーメントへの遵守が向上することで、投資回収期間が当初予想より3〜5年早くなる。

空気誘電体同軸ケーブルの重要な設置および環境上のベストプラクティス

湿気侵入の防止、加圧、および屋外長距離使用における信頼性

空気誘電同軸ケーブルにおいて信号品質を維持するには、誘電体材料周辺に乾燥した安定した空間を確保することが極めて重要です。屋外設置や長距離のケーブル敷設では、凝縮問題を防ぐために3〜5ポンド毎平方インチの連続的な乾燥空気圧を維持する必要があります。わずかな水分でも、特に高周波のmmWave信号を使用する場合、100メートルあたり最大15〜20デシベルもの深刻な信号損失を引き起こす可能性があります。コネクタの密封処理では、技術者が通常2段階の保護を行います。まずシリコン自己融合テープで巻き、その後UV耐性があり接着剤ライニング付きのヒートシュリンクブーツで覆います。壁を通るか建物にわたって敷設される剛性ケーブルでは、適切な施工としてドリップループを作成し、水滴が内部の加圧領域に到達する前に落下できるよう、下方に向かって通気弁を取り付けます。30メートルを超える水平方向の長い区間では、温度変化によるシール破損を防ぐため、約15〜20メートルごとに伸縮継手を設けることが推奨されます。湿度が高い海岸地域での実際の現場報告によると、適切な加圧処理が施されたシステムは、そうでないものと比べて約8〜10年長く使用できることが示されています。そのため、加圧処理を単なる追加機能と考える人もいますが、経験豊富な施工担当者にとっては、これらのシステムが長期的に信頼性高く動作するために不可欠な要素であると認識されています。

よくある質問セクション

• 5Gで空気誘電体同軸ケーブルを使用する主な利点は何ですか？
  空気誘電体同軸ケーブルは信号減衰が低く、熱管理の性能も優れているため、5Gのような高周波アプリケーションに最適です。
• 他のタイプと比べて、空気誘電体ケーブルはどのようにして温度をより効果的に管理しますか？
  空気誘電体ケーブルの空洞構造のコア部により、熱がより効率的に放出されるため、都市部の5G基地局で使用される高い電力レベルの管理に不可欠です。
• 空気誘電体同軸ケーブルの設置に関連する課題は何ですか？
  設置には、厳格な曲げ半径のガイドラインを遵守し、湿気の侵入を防ぐために加圧システムを使用する必要があります。
• なぜ空気誘電体ケーブルは発泡ポリエチレンケーブルよりも好まれるのですか？
  空気誘電体ケーブルは信号品質が優れ、経路損失が低いため、追加のインフラなしでもデータスループットとカバレッジエリアを向上させることができます。