Блог

RF Коаксиалды Кабельдердегі Жоғары Деңгейдегі Экранирование және Дыбысқа Қарсы Төзімділік

RF Коаксиалды Кабельдердің Негізгі Құрылымы

RF коаксиалды кабельдер төменгі электрлік жоғалтуларды қамтамасыз ететін диэлектрикалық қабат пен сыртқы бөгде ықпалды блоктау үшін Фарадей торын құратын экранирование арқылы көп қабатты құрылым арқылы дыбысқа қарсы төзімділікке ие болады: центрлік өткізгіш, диэлектрикалық изоляция, экранирование және сыртқы қап.

Дыбысты Орталардағы Экранирование Тиімділігі

Қалалық базалық станциялар электр желілері, радио бергіштер және өнеркәсіптік жабдықтар сәулеленуінен (ЭМИ) әсерге ұшырайды. Көпқабатты экранның төменгі жиілікті дыбысты реттеу үшін 95% торлы қаптама мен жоғары жиілікті ЭМИ-ді шағылдыратын фольга қабаттарын біріктіру арқылы осы әсерге қарсы күреседі. Сараптамалық сынақтар бұл екі қабатты тәсіл бір ғана экрандағы конструкциялармен салыстырғанда 40-60 дБ интерференцияны төмендететінін көрсетті.

Көпқабатты экранның орнатылуы және интерференцияның болмауы

Ондық конфигурациялар төрт қорғаныс қабатын пайдаланады: екеуі фольга, екеуі торлы. Сыртқы фольга ауадан келген ЭМИ-ді шағылдырады, ал ішкі тор жерлендіру контурының токтарын жұтады. Иірімді торлы нұсқалар жиі жөндеу талап етілетін мұнаралар үшін маңызды болып табылатын жиіліктілікті жоғалтпай эластиктілікті арттырады.

Торлы қаптама мен диэлектриктің сигналдың анықтығына әсері

Жоғары тығыздықтағы торлы қаптама басып жүрген спектрлерде 15-20% жақсырақ дыбыс толқынын басу қабілетіне ие. Газбен толтырылған көбік полиэтилен сияқты төменгі шығындарды туғызатын диэлектрикалық материалдар сигналдың бүтіндігін сақтайды және 3 ГГц жиілікте метріне 0,3 дБ шақты өшуін төмендетеді.

Зерттеу: Қалалық базалық станциялардың экраннылау сапасы

2023 жылы 200 қалалық алаңды талдау нәтижесінде метрополитендер мен 5G кішігірім соттарға жақын орналасқан жағдайда да көп қабатты экранныланған RF коаксиалды кабельдер сигнал/дәуірлік қатынасы (SNR) стандартының 98,7%-ын сақтай алды. Негізгі экрандау қолданылатын алаңдар SNR нормасын қамтамасыз ету үшін 33% артық ретрансляторларды талап етті.

RF коаксиалды кабельдің ұзақ қашықтықта төменгі сигнал шығыны

Коаксиалды кабельдердегі сигнал шығыны және жиілікке байланысты зәлделу

RF коаксиалды кабельдер дәлме-дәл инженериялық шешімдер арқылы сигналдың нашарлауын азайтады, мұнда зәлдеу жиілікке тура пропорционал өседі. 900 МГц жиілікте стандартты RG-8 кабельдер 100 футқа 7,6 дБ шығын көрсетсе, 50 МГц-те бұл көрсеткіш 1,3 дБ құрайды, яғни жоғары жиіліктер энергияны жылу ретінде тезірек шығаратынын көрсетеді. Бұл үлгі базалық станциялар үшін кабельді жиілік бойынша таңдауды қажет етеді.

Кабельдің диаметрі мен материалы бойынша коаксиалды кабельдердегі сигнал шығыны (10 футқа)

Кабельдің түрі	18 AWG (дБ)	14 AWG (дБ)	Диэлектрик материал
Гибрид дизайн	0.35	0.22	Газ енгізілген көбік
Гофрирленген мыс	0.28	0.15	PTFE құрамасы

18 AWG-ге қарағанда 14 AWG өткізгіштерінің кедергілік шығындары 37% төмендейді, ал температураның тербелісі кезінде PTFE негізіндегі диэлектриктер импедансты тұрақты ұстайды.

Толқынды мыс кабельдеріне қарағанда иілгіш төмен шығынды кабельдер салыстыруы

RF коаксиалды кабельдерге келгенде, иілгіш түрлері аяқ басына шамамен 0,07 дБ қосымша жоғалтуға береді, бірақ оның орнына өте құнды нәрсе алады: олар 180 градусқа дейін толық иіле алады. Бұл орнату қиын болатын байланыс мұнараларындағы өте тар кеңістіктер үшін өте қолайлы. Ал енді толқынды мыс нұсқалар өзгеше жұмыс істейді. Олардың сыртқы өткізгіштері сынған жерсіз болғандықтан, 6 ГГц жиіліктерде нақты 0,13 дБ/аяқ қашықтықта сигналдың жоғалуын азайтады. Қала ішіндегі макро ұяшықты орнатулар үшін көптеген орнатушылар екеуінің де түрін араластырып пайдаланады. Олар ғимараттар бойымен вертикальды түрде толқынды кабельдерді жүргізеді, себебі олар температураның 2 градус Цельсий шамасындағы өзгерістерін жақсырақ ұстайды. Содан кейін антенналардың өздерінде біз бұрын айтқан иілгіш жартыларға ауысады. Бұл жүйелер күнбе-күн сенімді жұмыс істеуі керек болғанда, бұл логикалық шешім болып табылады.

Тренд: Енгізу шығынын азайтатын алдыңғы қатарлы көбік диэлектриктер

Жаңа зерттеулер бұл ерекше төменгі PIM түріндегі диэлектриктердің полиэтиленнің кәдімгі қатты өзектерімен салыстырғанда ықшамдау шығынын 26 пайыздан 30 пайызға дейін төмендетуі мүмкін екенін көрсетті. Ауамен толтырылған нұсқалар сығылуға дейін 500 Ньютоннан астам күшке төзімді болып, диэлектрик тұрақтысын 1,3-тен төмен ұстап тұрады, бұл өте елеулі жетістік. Бұл көрсеткіштер оларды 28 ГГц жиілікке жеткенде 100 метрге шаққандағы 3GPP стандарты бойынша 3 дБ аспайтын шығынды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді, осылайша 5G NR жобалары үшін идеалды нұсқа болып табылады. Көптеген жоғарғы санаттағы өндірушілер әртүрлі салалардағы кең жолақты қолданбаларда туындайтын модалды дисперсия мәселелерін азайтуда өте жақсы нәтиже беретіндіктен, қазір осындай дәрежелі индексті көбіктерді қабылдауды бастады.

Сенімді RF сигналдарын беру үшін импеданс тұрақтылығы мен VSWR

Кернеу тұрақты толқыны (VSWR) және импеданс тұрақтылығы туралы түсіндірме

Импедансты дұрыс бақылау арқылы RF коаксиалды кабельдер сигналдарды мықты ұстап тұрады. Кернеу тұрақты толқын қатынасы (қысқаша VSWR) импеданс сәйкессіздігі болған кезде сигналдың қанша бөлігі кері шағылады деп өлшейді. Барлығы мүлтіксіз сәйкес келгенде, біз 1:1 VSWR көрсеткішін аламыз. Көптеген заманауи ұялы байланыс мұнаралары іс жүзінде шынымен 1,4-тен 1,5-ке дейінгі қатынаста жұмыс істейді. Егер жағдай нашарлап, біз 2:1 VSWR көрсетсе, қуаттың шамамен 11 пайызы керек жерге емес, кері бағытта жіберіледі. Ұзақ уақыт бойы үлкен байланыс желілерінде мұндай шығын тез жинақталады.

Базалық станциялармен сәйкестік үшін 50 Ом импедансты сақтау

Байланыс компаниялары дербес тұрақты кедергіні 50 ом деп таңдауда, бұл радиожиілікті коаксиалды кабельдердің барлық базалық станциялармен жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Осындай таңдаудың себебі шынымен қарапайым. Бұл кабельдердің қуатын өткізу қабілеті мен сигналдарды таза және анық ұстау арасындағы дәл тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Өндірушілер осы оптималды нүктеге өткізгіштердің пішінін ұқыпты түрде жобалау және нақты диэлектрик материалдарды таңдау арқылы жетеді. Соңғы кезде алтыбұрышты тоқыма әдістері деп аталатын жаңа технологиялар жағдайды одан әрі жақсартты. Бұл жаңа әдістер өндіру кезіндегі біркелкі еместікті азайтады, яғни кабельдер арасындағы айырмашылықтар кемиді. Нәтижесінде, заманауи кабельдердің көпшілігі 600 МГц-тен бастап 3,5 ГГц-ге дейінгі жиілік диапазонының басым бөлігінде тұрақты VSWR қатынасын 1,3-тен 1-ге дейін сақтайды. Мұндай біркелкілік желілерді орнатумен айналысатын инженерлерге өмірді оңайлатады.

Трансмиттердің пайдалы әсер коэффициентіне VSWR-дің төмен деңгейінің шынайы әсері

2024 жылы жиналған деректерге сүйене отырып, VSWR мәні 2:1 артық болатын базалық станцияларда бес жыл ішінде шамамен 22 пайызға артық күшейткіштің істен шығуы байқалады. Жүйеде шағылған қуат болған кезде, трансмиттерлер негізінен жұмыс істеуі үшін қосымша күш жұмсайды және дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін шығысын шамамен 17% арттырады. Бұл қосымша жұмыс нақты ақшаға да айналады, әрбір қалалық ұялық пункт үшін ай сайынғы энергия шоты шамамен 74 АҚШ долларына өседі. Бақытқа орай, жаңа ыңғайластырушы импедансты сәйкестендіру тізбектері айтарлықтай айырмашылық жасап отыр. Осы жүйелер температура -40 градус Цельсий мен +85 градус Цельсий арасында қатты тербелген кезде дәл сондай тұрақтылықты ±0,05 шегінде сақтай алады. Осындай тұрақтылық қиын жағдайларда сенімді желілік өнімділікті сақтауда айтарлықтай маңызды рөл атқарады.

Пассивті RF желілеріндегі интермодуляциялық бұрмалауды (PIM) минимизациялау

Пассивті компоненттердегі интермодуляциялық бұрмалау (PIM) шолуы

Пассивті интермодуляциялық бұрмалау, немесе қысқаша алатын болсақ PIM — бұл коаксиалды кабель сияқты пассивті компоненттердің ішінде бірнеше жоғары қуатты RF сигналдары қиылысқан кезде пайда болады. Бұл өзара әрекеттесу желінің жалпы өнімділігін бұзатын қосымша интерференциялық сигналдарды туғызады. Зерттеулер бойынша, егер беру қуаты 1 дБ-ге ғана артса, PIM шамамен 3 дБ-ге артады. Бұл жаңа 5G орнатуларын едәуір қауіпке ұшыратады, себебі олар көптеген жиілік диапазонында жұмыс істейді. Қазіргі заманғы LTE жүйелерінің дұрыс жұмыс істеуі үшін PIM -169 дБс деңгейінен төмен болуы керек, сонда қабылдағыштар -126 дБм сезгіштігіне дейінгі сигналдарды қабылдай алады. Осы талаптарға байланысты, өндірушілер RF коаксиалды кабельдер үшін материалдар мен құрылым әдістері бойынша өте қатаң нұсқауларға бағынуы керек, әсіресе сигнал сапасы ең маңызды болып табылатын қаланың тығыз тұрғын аудандарында.

Коаксиалды кабель және PIM: Материалдар мен қосылыстардың үлесі

Металл-металл жанасу нүктелеріндегі сызықты емес әсерлер PIM жағдайларының 78% құрайды. Негізгі себептерге мыналар жатады:

• Күміспен капталған түрлеріне қарағанда PIM деңгейі 40% жоғары болатын никельмен капталған коннекторлар
• 2,4 ГГц және одан жоғары жиіліктерде бөгеуіл импульстерін туғызатын дұрыс емес гофрленген кабельдік экрандар
• Қысу арқылы пішінделген конструкциялармен салыстырғанда PIM-ның 15-20 дБ-ға төмендеуіне әкелетін бос тор құрылымдары

Талқылау: Барлық төменгі PIM кабельдері бағасына лайық па?

Жоғары сапалы төменгі PIM кабельдері зертханалық жағдайларда бөгеуілді 30-45 дБ шамасында төмендетсе де, нақты әлемдегі пайдасы әртүрлі болады:

Орнату сценарийі	Стандартты кабельдің PIM деңгейі	Төменгі PIM кабельдерінің жақсартылуы	Қайтарым мерзімі (ROI Period)
Қаланың макро торабы	-120dBc	-150dBc (25% сыйымдылық)	18 ай
Ауылдық кіші соттар	-135dBc	-155dBc (8% сыйымдылық)	5 жылдан астам

Бұл айырмашылық әртүрлі орнату орталары үшін тиімді PIM шектері туралы таластың себебі болып табылады.

Салаға тән парадокс: Тығыз желілердегі жоғары сенімділік пен PIM-ге сезімталдық

99,999% уақытта жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін күрес PIM физикасымен қақтығысады; резервтік кабельдік жолдар металдағы біріктірулерді 60% арттырады, соның салдарынан PIM-мен байланысты істен шығу қаупі артуы мүмкін. Нәтижесінде заманауи базалық станциялар резервтелген құрылғылардың көбейуіне қарағанда, орталықтандырылған PIM бақылауына басымдық береді.

Тактика: Орнату кезіндегі ең жақсы практикалар арқылы PIM-ді азайту

Жергілікті зерттеулер дұрыс орнату PIM-мен байланысты үзілістерді 53% азайтатынын растайды:

• 35-40 in-lb коннектордың бекітілуі үшін моментті шектеу гафтақтарын қолдану
• 43 дБм беру қуатында екі жылда бір рет PIM тазалау тестерін орындау
• Антенналар тобының жанындағы иілу радиусынан 4 есе кіші болатын кабельдің иілуінен қашу

Бұл протоколдар төменгі PIM компоненттерін толығымен ауыстыруды талап етпей, жұмыс өнімділігін сақтауға көмектеседі.

Жиілік диапазоны, Қуатты өңдеу және Қоршаған ортаның беріктігі

Қазіргі заманғы базалық жиілік блоктарындағы жиілік диапазоны мен сигналдың бүтіндігі

RF коаксиалды кабельдер 5G және ескі жүйелер үшін маңызды кең жолақтылықты қамтамасыз етеді, ал қазіргі заманғы базалық станциялар 600 МГц-тен 42 ГГц-ге дейін жұмыс істеуді талап етеді. Жоғары өнімді кабельдер 6 ГГц-те <4 дБ/100 фут жоғалту деңгейін сақтайды. Олардың конструкциясы фазалық искажениді минималдандырады, бұл төменгі жиілікті басқару сигналдарын (1-3 ГГц) және жоғары жолақты милиметрлік толқындарды (>24 ГГц) бір уақытта беруге мүмкіндік береді.

Үздіксіз жүктеме астындағы коаксиалды кабельдердің қуатты өңдеу қабілеті

Қуатты басқару өткізгіштің көлемі мен диэлектрлік тұрақтылығына байланысты. Мысалы, 1⁄2 дюймді кабельдер 300 Вт үздіксіз қуатты (40 °С температурада 30% -ға төмен) ұстайды, ал 7/8 дюймді кабельдер 2000 Вт-қа дейін жүктемеге төтеп береді. Негізгі мәселелерге мыналар жатады:

• Материалдық шектеулер : Мыспен қапталған алюминий 150°С үздіксіз жұмыс істеуді қолдайды
• Топ қуаты орташа қуатына қарағанда : 5: 1 қауіпсіздік шегі кернеудің шыңдары кезінде диэлектрлік бұзылуды болдырмайды

Жоғары қуатты сыртқы пайдаланудағы жылуды басқару

Сыртқы базалық станцияларды орнату кезінде -55 градустан 125 градусқа дейін температураны ұстай алатын кабельдерді қолдану маңызды. ПТФЕ (политетрафторэтилен) қаптамасы температурасы -40 градус Сельсийге дейін төмендеп, күн сәулесіне ұшыраған кезде де кабельдерді иілгіш етеді. 2023 жылы жүргізілген зерттеулерге сәйкес, тек бір қабаттың орнына композиттік фольга мен үтікті қалқандауды қолдану жабдықтың ішкі температурасын үш күн бойы үздіксіз жүктеме сынақтарынан кейін шамамен 18 градус Сельсияға төмендетеді. Сенімділік ең маңызды болып табылатын маңызды құрылғылар үшін инженерлер көбінесе мәжбүрлі ауамен салқындату әдістерін GR-487 сияқты өнеркәсіптік стандарттармен біріктіреді. Бұл жабдықтардың олардың жұмыс істеу мерзімі бойы әртүрлі температуралық циклдерде қалай жұмыс істеуі керектігін көрсетеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

• АЖ коаксиалдық кабельдердегі қалқанның негізгі мақсаты қандай?
  RF коаксиалды кабельдердегі экранның негізгі мақсаты - сыртқы бөгеуілді болдырмау және орталық өткізгіштің айналасында Фарадей торының әсерін туғызу.
• Көп қабатты экрандау қалалық ортада бөгеуілді қалай азайтады?
  Көп қабатты экрандау төмен жиілікті дыбысты болдыру үшін жоғары биме жабынын және жоғары жиілікті электромагниттік бөгеуілді шағылдыратын фольга қабаттарын қосу арқылы бөгеуілді азайтады.
• Жиектелетін кабельдер неліктен кейбір орнатуларда ұсынылады?
  Жиектелетін кабельдер иілу мен жылжу қажет болатын тар кеңістіктерде қолданылады, ал толқынды мыс кабельдер сигналдың жоғалуын азайтады және температураны жақсырақ ұстайды.
• Қазіргі заманғы RF желілеріндегі алдыңғы қатпарлы диэлектриканың рөлі қандай?
  Алдыңғы қатпарлы диэлектрика инжекциялану жоғалтуын азайтады және 5G желілеріндегі жоғалтудың минималды деңгейі талап етілетін 3GPP сияқты қатаң стандарттарға сай келуге көмектеседі.
• VSWR деген не және оның маңызы неде?
  VSWR, Яғни Вольттық Тұрақты Толқын Коэффициенті, RF жүйесіндегі сигналдың шағылуын өлшейді. Импедансты дұрыс сәйкестендіру VSWR-ді азайтады және сигналды тиімді тасымалдауға мүмкіндік береді.
• PIM пассивті RF желілеріне қалай әсер етеді және оның әсерін азайту үшін қандай шаралар қолданылады?
  PIM қосымша сигналдар генерациялау арқылы бөгеулеп, интерференция тудырады; нәтижелі шараларға материалдарды дұрыс таңдау, біріктіру әдістері мен орнату протоколдары жатады.