Blog

Cabluri Coaxiale de Alimentare RF: Performanță cu Pierderi Reduse pentru Conectivitatea Site-urilor Macro

De ce cablurile coaxiale ondulate de 7/8” și 1-1/4” domină implementările macro puternice 4G/5G

Pentru site-urile macro celulare de mare putere, în special cele care utilizează tehnologiile 4G LTE și 5G NR la frecvențe mid-band în jurul valorii de 3,5 GHz, cablurile coaxiale ondulate de alimentare cu diametru mai mare au devenit o practică aproape standard. La acest interval specific de frecvențe, cablurile de 7/8 inch reduc pierderile de semnal cu aproximativ 40 la sută față de variantele obișnuite de jumătate de inch. Optând pentru versiuni de 1-1/4 inch, pierderile scad cu încă aproximativ un sfert. O astfel de performanță este esențială atunci când semnalele sunt transmise pe distanțe verticale mai mari de 30 de metri, situație întâlnită frecvent în cazul echipamentelor montate pe turnuri. Ecranarea din cupru a acestor cabluri blochează peste 90 dB de interferențe electromagnetice, permițând o funcționare eficientă chiar și în zonele cu activitate wireless intensă. Designul special ondulat contribuie la gestionarea acumulării de căldură provenită din transmisiuni continue de peste 100 de wați, astfel încât cablul să nu-și modifice proprietățile electrice și să afecteze calitatea semnalului. Aceste cabluri prezintă pierderi de semnal constant reduse, sub 3 dB la 100 de metri la 3,5 GHz, iar în același timp sunt suficient de rezistente pentru a suporta manipularea aspră și a-și menține impedanța de 50 ohmi. Rapoarte din industrie din 2023 indică faptul că aproximativ trei sferturi din toată infrastructura macro 5G de pe planeta depinde de această soluție de cablare, conform unor sondaje realizate de Asociația Globală pentru Infrastructură Mobilă.

Dielectric de cupru vs. PE spumă: Compromisuri în atenuare, PIM și stabilitate termică la 3,5 GHz NR

Alegerea materialului dielectric modelează fundamental comportamentul cablului de alimentare la 3,5 GHz — banda principală pentru capacitatea 5G NR în bandă medie. Deși atât dielectricul din cupru solid, cât și cel din polietilenă spumă (PE spumă) îndeplinesc specificațiile IEC 61196-1, compromisurile lor operaționale necesită decizii intenționate la nivel de sistem:

Dielectricii din cupru oferă o atenuare excelentă a semnalului, ceea ce îi face ideali pentru aplicațiile lungi verticale de alimentare. Totuși, există un dezavantaj legat de nivelurile PIM care se apropie de -155 dBc, mai ales atunci când sunt supuși la stres mecanic sau vibrații. Pe de altă parte, materialele din spumă PE pot reduce PIM la aproximativ -165 dBc datorită interfețelor uniforme și reducerii neliniarității la interfețe. Cu toate acestea, aceste materiale au tendința să absoarbă mai repede umiditatea în medii umede și tind să arate modificări ale constantelor dielectrice atunci când temperaturile depășesc 65 de grade Celsius, ceea ce afectează stabilitatea de fază, în special în carcasele exterioare expuse variațiilor termice. La alegerea dintre variante, inginerii trebuie să ia în considerare condițiile specifice ale amplasamentului. Cuprul este cel mai potrivit pentru instalațiile pe turnuri înalte cu lungimi mari de cablu și fluctuații semnificative de temperatură. Spuma PE devine opțiunea preferată pentru instalații mai scurte, sensibile la vibrații, în special în sistemele multibandală unde obținerea unor niveluri ultra scăzute de PIM este absolut esențială pentru funcționarea corectă.

Proiectare critică PIM: Asigurarea integrității semnalului în sistemele de cabluri de alimentare multi-bandă 4G/5G

Îndeplinirea pragului PIM de -165 dBc: Practici optime privind materialele, conectorii și asamblarea

Menținerea nivelurilor de intermodulație pasivă (PIM) sub -165 dBc este foarte importantă pentru obținerea unei eficiențe spectrale bune în aceste rețele 4G/5G multi-band. Dacă PIM depășește această valoare, capacitatea rețelei scade cu aproximativ 20% în zonele cu mulți utilizatori, deoarece semnalele perturbatoare de intermodulație de ordinul trei încep să afecteze benzile de recepție. Cele mai bune sisteme de alimentare abordează această problemă prin trei metode principale. În primul rând, utilizează conductori din cupru fără oxigen care reduc problemele legate de curentul neliniar. Apoi, se folosesc conectoare prin compresie în locul celor sudate, deoarece miciile decalități dintre îmbinările sudate pot afecta grav performanța PIM, oferind în majoritatea cazurilor un avantaj de aproximativ 30 dBc. Și, în cele din urmă, controlul corect al cuplului de asamblare, în limitele de plus sau minus 10% față de valoarea specificată, ajută la prevenirea distorsiunilor cauzate de stresul mecanic în punctele de conexiune. Analizând specificațiile 3GPP TR 38.811 pentru componentele RF, inginerii trebuie să acorde atenție și aspectelor precum modelele de ondulație elicoidale și materialele dielectrice uniforme. Acești factori fac toată diferența în menținerea unor caracteristici PIM bune chiar și atunci când temperatura fluctuează sau mai multe benzi de frecvență sunt active simultan.

Mode reale de defectare PIM: Coroziune, variația cuplului și deformarea indusă de microgape

Testele de teren au identificat trei cauze principale ale defectelor PIM în sistemele active de alimentare din diverse implementări. Cea mai mare problemă provine din coroziunea atmosferică, în special atunci când clorurile provoacă oxidarea la punctele de conectare. Acest lucru creează joncțiuni neliniare care pot crește nivelul distorsiunilor semnalului cu până la 15 dBc în zonele din apropierea litoralului sau a zonelor industriale. O altă problemă frecventă este cuplul incorect de instalare, care duce la o rezistență de contact neuniformă. Atunci când se întâmplă acest lucru, observăm scurgeri RF și o scădere a debitului de date, situații care corespund adesea unor metrici ciudate de performanță a rețelei. Poate cea mai dificilă problemă implică spații mici (mai mici de 0,1 mm) între conductori și materialele de izolație, sau între pinii conectorilor și soclurile acestora. Aceste spații mici acționează ca diode nedorite atunci când sunt expuse la semnale RF puternice, generând interferențe de intermodulație răspândite. Datele din cel mai recent studiu Ericsson privind fiabilitatea în teren arată că aceste trei probleme combinate sunt responsabile pentru peste 20% din pierderile de capacitate legate de PIM în turnurile celulare din mediul urban. Pentru a combate aceste probleme, operatorii implementează în mod uzual presurizarea cu azot a conectorilor exteriori, utilizează texturarea laser pe suprafețele de contact pentru a asigura o conectare mai bună și integrează verificatoare automate de cuplu în timpul procedurilor inițiale de configurare.

Alternative de cabluri de alimentare cu fibră optică pentru implementări densificate și pregătite pentru viitor

Cabluri de alimentare cu fibră optică insensibile la îndoire pentru stații micro de interior și site-uri urbane compacte

Stațiile micro de interior, sistemele DAS și celulele mici urbane compacte se confruntă toate cu provocări legate de limitările de spațiu și performanța semnalului. Aici intervin cablurile de alimentare cu fibră optică insensibile la îndoire (BIF), care rezolvă multe dintre aceste probleme create de soluțiile tradiționale coaxiale. Tehnologia BIF reduce efectiv raza minimă de îndoire la aproximativ 5 mm, ceea ce reprezintă o îmbunătățire de circa 70% față de fibra monomod standard. Aceasta face o diferență majoră la instalarea echipamentelor în spații strânse, cum ar fi puțurile lifturilor, trecerea cablurilor în spatele pereților sau chiar navigarea în mediile de birou aglomerate, pline de mobilier. Cel mai bun avantaj? Pierderile de semnal rămân sub pragul critic de 0,1 dB pe tot parcursul acestor manevre.

Avantaje cheie includ:

• Optimizarea spațiului : Nuclee BIF de 250 µm permit diametre ale cablurilor cu 40% mai mici față de proiectele standard — esențial pentru modernizarea clădirilor vechi
• Fiabilitate : Menține o atenuare <0,5 dB/km după peste 100 de cicluri de îndoire strânsă, conform protocoalelor de testare ITU-T G.657.A1
• Respectarea cerințelor de siguranță : Învelișul fără fum și fără halogeni (LSZH) respectă standardele de siguranță la foc IEC 61034 și UL 1666 pentru utilizare în interior

Cablurile feeder BIF funcționează cu multiplexare în lungime de undă (WDM) până la 1625 nm, ceea ce înseamnă că se vor integra perfect în viitoarele sisteme de tip fronthaul pentru 5G-Advanced și chiar 6G. Cablurile sunt construite pentru a rezista unor forțe de strivire mult mai mari de 400 N/cm conform standardelor IEC 60794-1-2 E3; testele arată că acest lucru funcționează foarte bine în zonele urbane aglomerate, unde traficul pe jos este intens. Aceste cabluri nu dezvoltă microfisuri din îndoire care adesea cauzează probleme, astfel încât tehnicienii trebuie să intervină pentru reparații cu aproximativ 35% mai rar decât în cazul altor soluții. În plus, se conectează ușor, fără complicații, la instalațiile mixte existente de cupru și fibră pe care multe companii și orașe le-au instalat deja.

Întrebări frecvente

Care sunt principalele avantaje ale utilizării cablurilor feeder coaxiale de 7/8" și 1-1/4" în implementările 4G/5G?

Principalele avantaje includ reducerea pierderilor de semnal cu 40% sau mai mult, o protecție excelentă împotriva interferențelor electromagnetice și capacitatea de a gestiona acumularea de căldură provenită din transmisiuni continue de peste 100 de wați.

În ce fel diferă dielectricii din cupru masiv și cei din PE spumă din punct de vedere al performanței?

Dielectricii din cupru masiv oferă o atenuare excelentă a semnalului, dar pot înregistra niveluri mai mari de PIM în condiții de stres mecanic. Dielectricii din PE spumă oferă un PIM mai scăzut, dar pot avea probleme legate de temperatură și umiditate.

Ce cauzează defectele PIM în sistemele de alimentare?

Defectele PIM sunt adesea cauzate de coroziunea atmosferică, cuplul incorect de instalare și distorsiunile induse de microgoluri. Acestea conduc la o distorsiune crescută a semnalului și la o capacitate redusă a rețelei.

De ce ar alege cineva cabluri cu fibră insensibilă la îndoire în locul cablurilor coaxiale tradiționale?

Cablurile cu fibră insensibilă la îndoire oferă o flexibilitate sporită pentru spații strânse, mențin pierderi reduse ale semnalului și respectă standardele de siguranță la incendiu, fiind astfel foarte potrivite pentru implementări în interior.