BLOG

RF-coaxiale voedingskabels: geringe signaalverliezen voor connectiviteit op grootschalige locaties

Waarom 7/8” en 1-1/4” gegolfde coaxiale voedingskabels overheersen in hoogvermogen 4G/5G-grootschalige implementaties

Voor hoogvermogen macro-cellsites, met name die welke te maken hebben met 4G LTE en 5G NR op mid-band frequenties rond 3,5 GHz, zijn coaxkabels met een grotere diameter en gegolfde structuur vrijwel standaard geworden. Binnen dit frequentiebereik verminderen de 7/8 inch kabels signaalverlies met ongeveer 40 procent in vergelijking met standaard halve inch opties. Bij gebruik van 1-1/4 inch varianten daalt het verlies nog eens met ongeveer een kwart. Deze prestatie is van groot belang bij het doorvoeren van signalen over verticale afstanden groter dan 30 meter, wat vaak voorkomt bij apparatuur gemonteerd op masten. De koperen afscherming in deze kabels blokkeert meer dan 90 dB aan elektromagnetische interferentie, waardoor ze goed functioneren zelfs in gebieden met veel andere draadloze activiteiten. Het speciale gegolfde ontwerp helpt warmteopbouw tegen te gaan bij continue zendingen boven de 100 watt, zodat de kabel zijn elektrische eigenschappen behoudt en de signaalkwaliteit niet verslechtert. Deze kabels vertonen consistent een laag signaalverlies van minder dan 3 dB per 100 meter bij 3,5 GHz en zijn bovendien robuust genoeg om ruw gebruik te weerstaan en hun 50 ohm impedantie te behouden. Volgens sectorrapporten uit 2023 steunt ongeveer driekwart van alle 5G-macro-infrastructuren wereldwijd op dit type bekabelingsoplossing, zoals blijkt uit onderzoeken van de Global Mobile Infrastructure Association.

Koper versus Foam-PE diëlektricum: afwegingen bij demping, PIM en thermische stabiliteit op 3,5 GHz NR

De keuze van het diëlektrisch materiaal bepaalt fundamenteel het gedrag van voedingskabels op 3,5 GHz — de kernband voor 5G NR-middelfrequentiecapaciteit. Hoewel zowel massief koper als foam-polyethyleen (foam-PE) diëlektrica voldoen aan de IEC 61196-1 specificaties, vereisen hun operationele afwegingen doordachte beslissingen op systeemniveau:

Koperen dielektrica bieden uitstekende signaalverzwakking, wat ze zeer geschikt maakt voor lange verticale voeders. Er is echter een nadeel als het gaat om PIM-niveaus in de buurt van -155 dBc, met name wanneer ze onderhevig zijn aan mechanische spanning of trillingen. Schuimvormige PE-materialen daarentegen kunnen PIM verlagen tot ongeveer -165 dBc dankzij hun uniforme interfaces en verminderde niet-lineariteit aan de verbindingen. Deze materialen hebben echter de neiging sneller vocht op te nemen in vochtige omgevingen en tonen veranderingen in de diëlektrische constante wanneer temperaturen boven de 65 graden Celsius uitkomen, wat de fasestabiliteit beïnvloedt, met name in buitenbehuizingen die thermische schommelingen ondervinden. Bij het kiezen tussen opties moeten ingenieurs rekening houden met specifieke locatieomstandigheden. Koper werkt het beste bij installaties op hoge torens met uitgebreide kabellengtes en significante temperatuurschommelingen. Schuim PE is de voorkeur bij kortere installaties die gevoelig zijn voor trillingen, met name in multibandsystemen waar het bereiken van ultralage PIM-niveaus absoluut essentieel is voor een goede werking.

PIM-Critiek Ontwerp: Zorgen voor Signaalintraciteit in Multi-Band 4G/5G Voedingskabelsystemen

Voldoen aan de -165 dBc PIM-Drempel: Beste Praktijken voor Materialen, Connectoren en Assemblage

Het is erg belangrijk om de niveaus van passieve intermodulatie (PIM) onder -165 dBc te houden als het gaat om een goede spectraalefficiëntie in die multiband 4G/5G-netwerken. Als PIM boven dat niveau uitkomt, daalt de netwerkcapaciteit met ongeveer 20% in gebieden met veel gebruikers, omdat vervelende intermodulatiesignalen van derde orde de ontvangstbanden gaan verstoren. De beste voedersystemen pakken dit probleem op drie manieren aan. Ten eerste gebruiken ze zuurstofvrij koper als geleider, wat niet-lineaire stroomproblemen vermindert. Vervolgens worden compressieconnectoren gebruikt in plaats van gesoldeerde, omdat kleine openingen tussen soldeerverbindingen de PIM-prestaties aanzienlijk kunnen verergeren, wat in de meeste gevallen een voordeel van ongeveer 30 dBc oplevert. En tot slot helpt correct toepassen van montagekoppel binnen plus of min 10% van de gespecificeerde waarde om vervorming door mechanische spanning op verbindingspunten te voorkomen. Gezien de 3GPP TR 38.811-specificaties voor RF-componenten, moeten ingenieurs ook aandacht besteden aan zaken als spiraalvormige geprofileerde patronen en uniforme diëlektrische materialen. Deze factoren maken het verschil bij het behouden van goede PIM-karakteristieken, zelfs wanneer de temperatuur schommelt of meerdere frequentiebanden gelijktijdig actief zijn.

Praktijkvoorbeelden van PIM-foutmodi: Corrosie, koppelvariatie en door microgap veroorzaakte vervorming

Veldtests hebben drie hoofdoorzaken gevonden achter PIM-failures in actieve voedersystemen over verschillende implementaties heen. Het grootste probleem is atmosferische corrosie, met name wanneer chloriden oxidatie veroorzaken op verbindingspunten. Dit creëert niet-lineaire verbindingen die de signaalvervorming tot wel 15 dBc kunnen verhogen in gebieden nabij kustlijnen of industriële locaties. Een ander veelvoorkomend probleem is onjuiste montage-torque, wat leidt tot inconsistente contactweerstand. Wanneer dit gebeurt, zien we RF-lekken en verminderde datadoorvoer, vaak in lijn met vreemde netwerkprestatiegegevens. Misschien wel het lastigste probleem betreft minuscule openingen (minder dan 0,1 mm) tussen geleiders en isolatiematerialen, of tussen connectorpennen en hun contactdozen. Deze kleine ruimtes fungeren als ongewenste diodes bij blootstelling aan sterke RF-signalen, waardoor uitgebreide intermodulatie-interferentie ontstaat. Gegevens uit het nieuwste veldbetrouwbaarheidsrapport van Ericsson tonen aan dat deze drie problemen samen verantwoordelijk zijn voor meer dan 20% van de capaciteitsverliezen gerelateerd aan PIM in stedelijke cellulaire masten. Om deze problemen tegen te gaan, passen operators doorgaans stikstofdrukregeling toe op buitenconnectors, gebruiken ze laserstructurering op oppervlakken die op elkaar moeten aansluiten om beter contact te verkrijgen, en integreren ze automatische torquecheckers tijdens de initiële installatieprocedures.

Alternatieven voor glasvezelvoedingskabels voor hoogdichte en toekomstbestendige implementaties

Buigingsonafhankelijke glasvezelvoedingskabels voor indoor micro-basisstations en compacte stedelijke locaties

Indoor micro-basisstations, DAS-systemen en die compacte stedelijke small cells lopen allemaal tegen uitdagingen aan als het gaat om beperkte ruimte en signaalprestaties. Daar komen buigingsonafhankelijke glasvezelkabels (BIF) om de hoek kijken, die veel van deze problemen oplossen die traditionele coaxiale oplossingen parten spelen. De BIF-technologie verlaagt de minimale buigradius daadwerkelijk tot ongeveer 5 mm, wat ongeveer 70% beter is dan bij standaard enkelmodusglasvezel. Dit maakt een groot verschil bij het installeren van apparatuur op krappe plekken zoals liftschachten, het aanleggen van kabels achter wanden of zelfs het navigeren door drukke kantoormilieus vol meubilair. En het beste? Signaalverliezen blijven tijdens al deze handelingen ruimschoots onder de kritische drempel van 0,1 dB.

Belangrijke voordelen zijn:

• Ruimte-optimalisatie : 250-µm BIF-kernen maken 40% kleinere kabeldiameters mogelijk in vergelijking met standaardontwerpen — essentieel voor het moderniseren van bestaande gebouwen
• Betrouwbaarheid : Handhaaft een demping van <0,5 dB/km na meer dan 100 cycli van strak buigen, conform ITU-T G.657.A1-testprotocollen
• Naleving van de veiligheidsvoorschriften : Mantel van rookarme, halogeenvrije (LSZH) materialen voldoet aan de IEC 61034- en UL 1666-normen voor brandveiligheid bij binnenin gebruik

BIF-voedingskabels werken met golflengtedivisie-multiplexing (WDM) tot 1625 nm, wat betekent dat ze perfect geschikt zijn voor toekomstige 5G-Advanced- en zelfs 6G-fronthaulsystemen. De kabels zijn gebouwd om bestand te zijn tegen knellende krachten van ruim meer dan 400 N/cm; volgens IEC 60794-1-2 E3-standaardtests blijkt dit uitstekend te werken in drukke stedelijke gebieden met zwaar voetgangersverkeer. Deze kabels ontwikkelen geen microscheurtjes door buiging, die vaak problemen veroorzaken, waardoor monteurs ongeveer 35% minder vaak hoeven uit te rukken voor reparaties in vergelijking met andere opties. Bovendien sluiten ze moeiteloos aan op de gemengde koper- en glasvezelopstellingen die veel bedrijven en steden reeds hebben geïnstalleerd.

Veelgestelde Vragen

Wat zijn de belangrijkste voordelen van het gebruik van 7/8" en 1-1/4" coaxiale voedingskabels in 4G/5G-dekking?

De belangrijkste voordelen zijn een vermindering van signaalverlies met 40% of meer, uitstekende afscherming tegen elektromagnetische interferentie en de mogelijkheid om warmteopbouw door continue transmissies boven de 100 watt te verwerken.

Hoe verschillen volkoperen en schuim-PE-dielektrica qua prestaties?

Volkoperen dielektrica bieden uitstekende signaalverzwakking, maar kunnen onder mechanische belasting hogere PIM-niveaus vertonen. Schuim-PE-dielektrica bieden lagere PIM, maar kunnen problemen veroorzaken door temperatuur- en vochtinvloeden.

Wat veroorzaakt PIM-failures in voedersystemen?

PIM-failures worden vaak veroorzaakt door atmosferische corrosie, onjuiste montage-torque en door microgaps geïnduceerde vervormingen. Dit leidt tot verhoogde signaalvervorming en verminderde netwerkcapaciteit.

Waarom zou iemand voor buig-insensitieve glasvezelkabels kiezen boven traditionele coaxkabels?

Buig-insensitieve glasvezelkabels bieden verbeterde flexibiliteit voor nauwe ruimtes, behouden lage signaalverliezen en voldoen aan brandveiligheidsnormen, waardoor ze uitermate geschikt zijn voor binnenmontages.