BLOGG

RF koaksiale førekablar: Låg tap-yting for tilkopling til makrostationer

Kvifor 7/8” og 1-1/4” røffede koaksiale førekablar dominerer høgkraft 4G/5G-makroinstallasjonar

For høyeffekts makrocellesider, spesielt de som håndterer 4G LTE og 5G NR ved midtbåndfrekvenser rundt 3,5 GHz, har det blitt standard å bruke større korrugerte koaksialføreakabler med større diameter. Når man opererer innen dette frekvensområdet, reduserer 7/8 tommer kabler signaltapet med omtrent 40 prosent sammenlignet med vanlige halvtommers alternativer. Går man opp til 1-1/4 tommer-versjoner, reduseres tapet ytterligere med omtrent en fjerdedel. En slik ytelse er svært viktig når signaler overføres vertikalt over avstander større enn 30 meter, noe som ofte skjer når utstyr er montert på tårn. Kopperbeskyttelsen i disse kablene blokkerer over 90 dB elektromagnetisk støy, noe som gjør at de fungerer godt selv der det foregår mye annen trådløs aktivitet i nærheten. Den spesielle korrugerte designen hjelper til med å håndtere varmeopptreden fra kontinuerlige transmitteringer over 100 watt, slik at kabelens elektriske egenskaper ikke endres og forsetter signalkvaliteten. Disse kablene viser konsekvent lavt signaltap under 3 dB per 100 meter ved 3,5 GHz, og er dessuten robuste nok til å tåle grov behandling og samtidig beholde sin 50 ohm impedans. Ifølge bransjerapporter fra 2023, viser undersøkelser utført av Global Mobile Infrastructure Association at omtrent tre fjerdedeler av all 5G-makroinfrastruktur verden over er avhengig av denne typen kablingsløsning.

Kobber mot skum-PE dielektrikum: Avveininger når det gjelder demping, PIM og termisk stabilitet ved 3,5 GHz NR

Valg av dielektrisk materiale formerer grunnleggende kabelens oppførsel ved 3,5 GHz – hovedbåndet for 5G NR i midtbåndet. Selv om både fast kobber og skum-polyetylen (skum-PE) dielektrikum oppfyller kravene i IEC 61196-1, krever deres driftsrelaterte avveininger bevisste systemvalg:

Kobber dielektrika gir utmerket signaldemping, noe som gjør dem ideelle for lange vertikale matningskabler. Det er imidlertid en ulempe når det gjelder PIM-nivåer som nærmer seg -155 dBc, spesielt ved mekanisk påkjenning eller vibrasjoner. Skum-PE-materialer derimot kan redusere PIM til omtrent -165 dBc takket være sine jevne grensesnitt og redusert ikkje-linearitet i overgangene. Disse materialene har imidlertid en tendens til raskere opptak av fuktighet i fuktige miljøer og viser ofte endringer i dielektrisk konstant når temperaturene overstiger 65 grader celsius, noe som påvirker fases tabilitet, særlig i utendørs kabinetter som utsettes for termiske variasjoner. Ved valg mellom alternativer må ingeniører vurdere spesifikke forhold på installasjonsstedet. Kobber fungerer best for høye tårninstallasjoner med lange kabellengder og betydelige temperatursvingninger. Skum-PE blir det foretrukne valget for kortere installasjoner som er følsomme for vibrasjoner, spesielt i flerbandssystemer der oppnåelse av ekstremt lave PIM-nivåer er helt nødvendig for korrekt drift.

PIM-kritisk design: Sikring av signalkvalitet i multibånd 4G/5G-førekabelsystem

Oppfyllelse av -165 dBc PIM-grenseverdi: Beste praksis for materiale, koblinger og montering

Det betyr mye å holde passive intermodulasjonsnivåer (PIM) under -165 dBc når det gjelder å oppnå god spektraleffektivitet i fler-båndede 4G/5G-nettverk. Hvis PIM går over dette nivået, faller nettverkskapasiteten med omtrent 20 % i områder med mange brukere, fordi irriterende tredjeordens intermodulasjonssignaler begynner å forstyrre mottaksbåndene. De beste fødersystemene takler dette problemet ved hjelp av tre hovedtilnærminger. For det første bruker de oksygenfritt kobber i lederne, noe som reduserer ikke-lineære strømproblemer. Deretter brukes kompresjonskoplinger i stedet for loddede, siden små mellomrom mellom loddeforbindelser kan skade PIM-ytelsen betraktelig, noe som gir en forbedring på omtrent 30 dBc i de fleste tilfeller. Og til slutt bidrar riktig momentkontroll under montering – innenfor pluss eller minus 10 % av det spesifiserte – til å forhindre forvrengning forårsaket av mekanisk spenning i tilkoblingspunktene. Når man ser på 3GPP TR 38.811-spesifikasjonene for RF-komponenter, må ingeniører også vise oppmerksomhet mot for eksempel spiralformete bøyemønstre og jevne dielektriske materialer. Disse faktorene betyr mye for å opprettholde god PIM-ytelse selv når temperaturen svinger eller flere frekvensbånd er aktive samtidig.

Reelle PIM-feilmoduser: Korrosjon, dreiemomentsvariasjon og forvrengning forårsaket av mikrogap

Felttester har avdekket tre hovedårsaker bak PIM-feil i aktive forsyningsystemer over ulike installasjoner. Det største problemet skyldes atmosfærisk korrosjon, spesielt når klorider forårsaker oksidasjon ved tilkoblingspunkter. Dette skaper ikke-lineære overganger som kan øke signalforvrengningen med opptil 15 dBc i områder nær kystlinjer eller industriområder. Et annet vanlig problem er feil monteringsturt hvorav følger ustabil kontaktmotstand. Når dette skjer, observerer vi RF-lekkasje og redusert datatrafikk, noe som ofte samsvarer med uvanlige nettverksytelsesmål. Kanskje det mest utfordrende problemet omfatter mikroskopiske sprekker (mindre enn 0,1 mm) mellom ledere og isolasjonsmaterialer, eller mellom kontaktpinner og deres sokler. Disse små åpningene virker som uønskede dioder når de utsettes for sterke RF-signaler, og skaper dermed omfattende intermodulasjonsstøy. Data fra Ericssons nyeste feltundersøkelse om pålitelighet viser at disse tre problemene sammen står for mer enn 20 % av kapasitets tap relatert til PIM i bybaserte mobilantenner. For å motvirke disse problemene, implementerer operatører typisk nitrogengjennomstrømming for utendørskontakter, bruker lasertexturering på kontaktflater for bedre forbindelse og inkluderer automatiske turtkontrollsystemer under oppstart og installasjon.

Alternativer til fiberkabel for høy tetthet og fremtidssikrede installasjoner

Bøyingsinsensitive fiberførekabler for interne mikrobasesstasjoner og kompakte byområder

Interne mikrobasesstasjoner, DAS-systemer og kompakte småceller i byområder møter alle utfordringer når det gjelder plassbegrensninger og signalytelse. Der kommer bøyingsinsensitive fibere (BIF) til nytte, og løser mange av problemene knyttet til tradisjonelle koaksialløsninger. BIF-teknologien reduserer faktisk minimumsbøyeradien til omtrent 5 mm, noe som er rundt 70 % bedre enn vanlig enmodusfiber. Dette betyr mye for montering av utstyr på trange steder som heisskakter, kablering bak vegger eller bevegelse i overfylte kontormiljøer med mye møbler. Og det beste? Signalforlis forblir godt under den kritiske terskelen på 0,1 dB gjennom hele denne prosessen.

Hovedfordeler inkluderer:

• Plassoptimalisering : 250-µm BIF-kjerner muliggjør 40 % mindre kabeldiametre sammenlignet med standarddesign – avgjørende for oppgradering av eldre bygninger
• Pålitelighet : Opprettholder <0,5 dB/km demping etter over 100 sykluser med stram bøyning, i henhold til ITU-T G.657.A1-testprotokoller
• Sikkerhetskompatibilitet : Lavrøyk og halogenvri (LSZH) ytre bellegg oppfyller IEC 61034 og UL 1666 bransikkerhetsstandarder for innendørs bruk

BIF-førekablar fungerer med bølgjelengdetelevisjon (WDM) heilt opp til 1625 nm, noko som tyder at dei vil passa godt til komande 5G-Advanced og til og med 6G fronthaul-system i framtida. Kablane er bygde for å motstå knusekrefter langt over 400 N/cm ifølgje IEC 60794-1-2 E3-standardar, og testar viser at dette fungerer svært godt i travle byområde der fottrafikken er tung. Desse kablana utviklar ikkje dei små sprekkane ved bøyinga som ofte fører til problem, så teknikarar treng å gå ut og fikse ting ca. 35 % mindre ofte enn med andre alternativ. I tillegg koplar dei seg lett utan mykje bråk til dei blanda koppar- og fiberoppsetta som mange verksemdsdrivande og byar allereie har installert.

Ofte stilte spørsmål

Kva er hovudfordelane med å bruke 7/8" og 1-1/4" koaksiale førekablar i 4G/5G-installasjonar?

De viktigste fordelene inkluderer redusert signaltap med 40 % eller mer, utmerket skjerming mot elektromagnetisk interferens og evnen til å håndtere varmeopphoping fra kontinuerlige overføringer over 100 watt.

Hvordan skiller solid kobber og skum-PE dielektrika seg når det gjelder ytelse?

Solid kobber dielektrika gir utmerket demping av signaler, men kan ha høyere PIM-nivåer under mekanisk påkjenning. Skum-PE dielektrika gir lavere PIM, men kan ha problemer relatert til temperatur og fuktighet.

Hva forårsaker PIM-feil i fødersystemer?

PIM-feil skyldes ofte atmosfærisk korrosjon, feil monteringsturt, og forvrengninger forårsaket av mikrogap. Dette fører til økt signalfordreining og redusert nettverkskapasitet.

Hvorfor kan noen velge bøyesensitive fiberkabler fremfor tradisjonelle koaksialkabler?

Bøyesensitive fiberkabler tilbyr bedre fleksibilitet for trange rom, opprettholder lave signaltap og overholder brannsikkerhetsstandarder, noe som gjør dem svært egnet for innendørs installasjoner.