Blog

Înțelegerea cablurilor de alimentare RF: funcțiile principale și tipurile

Ce sunt cablurile de alimentare RF și cum funcționează ele în rețelele celulare?

Cablurile de alimentare RF transportă aceste semnale de radiofrecvență în ambele sensuri între părți importante ale rețelelor celulare, cum ar fi antene și unități de bandă de bază. Majoritatea designurilor coaxiale au patru componente principale în interior - începând cu un fir de cupru în centru, apoi învelit într-un material dielectric care acționează ca izolație. În jurul acestuia se află o protecție metalică pentru a bloca interferențele nedorite, toate fiind protejate de un înveliș exterior împotriva deteriorării fizice. Partea de ecranare este foarte importantă, deoarece previne perturbările cauzate de zgomotul electromagnetic, în timp ce materialul dielectric ajută la menținerea funcționării corespunzătoare prin păstrarea proprietăților electrice adecvate. Atunci când vorbim despre 5G în mod specific, aceste cabluri cu pierderi reduse devin absolut necesare, deoarece trebuie să poată gestiona undele milimetrice de frecvență foarte mare fără a pierde prea multă putere a semnalului pe parcurs.

Tipuri comune de cabluri coaxiale: RG vs seria LMR

Operatorii de telecomunicații utilizează în principal două tipuri de cabluri coaxiale de alimentare:

Serii	Atenuare (dB/100ft @ 2GHz)	Caz de utilizare
Rg	6.8–9.1	Legături interioare pe distanțe scurte
LMR	2.2–3.7	Instalări exterioare cu pierderi reduse

Cablu LMR oferă aproximativ 23% pierderi semnal mai mici la frecvențe înalte decât variantele standard RG, ceea ce îl face mai potrivit pentru site-urile macro 5G care necesită trasee lungi de cabluri peste 100 de picioare.

Impedanță explicată: 50 Ohm vs 75 Ohm în aplicații de telecomunicații

Când există o nepotrivire de impedanță în sistem, semnalele sunt reflectate înapoi în loc să circule corespunzător, ceea ce perturbă eficiența rețelelor. Majoritatea persoanelor care lucrează în televiziunea prin difuziune continuă să folosească cablurile de 75 ohmi, deoarece acestea funcționează bine pentru această aplicație. Dar atunci când vine vorba de turnuri de telefonie mobilă și alte infrastructuri fără fir, aproape toată lumea preferă astăzi cablurile de 50 ohmi. Acestea pot gestiona mult mai multă putere decât omologii lor de 75 ohmi, uneori până la 5 kilowați, în timp ce pierd mai puțină intensitate a semnalului pe parcurs. Conform unui raport recent din industrie din începutul anului 2024, aproximativ 9 din 10 companii de telecomunicații instalează cabluri de 50 ohmi între antene și unitățile lor radio remote (RRU). Această preferință este justificată având în vedere cerințele rețelelor celulare moderne.

Minimizarea Atenuării Semnalului: Lungimea Cablului, Grosimea și Pierderea de Frecvență

Cum Crește Pierderea Semnalului cu Distanța și Frecvența

Pe măsură ce semnalele călătoresc pe distanțe mai mari și operează la frecvențe mai înalte, își pierd în mod natural puterea. Scăderea este de obicei undeva între 0,2 și 1,5 dB la fiecare 100 de picioare de cablu, deși această valoare variază în funcție de tipul de cablu și de domeniul de frecvență în care acesta funcționează. De exemplu, la 900 MHz, cablurile coaxiale obișnuite înregistrează o scădere a semnalului de aproximativ 11 dB după doar 100 de picioare, în timp ce acele noi cabluri performante cu pierderi reduse reduc această valoare la circa 8 dB. Situația se agravează atunci când trecem la frecvențe mai înalte. Comparând rețelele 5G care funcționează pe benzi de 3,5 GHz cu semnalele mai vechi 4G sub 2 GHz, noua tehnologie suferă aproape de 2,5 ori mai multe pierderi de semnal. De fapt, există două moduri diferite în care aceste pierderi se manifestă. În ceea ce privește lungimea cablului, semnalul slăbește în proporție directă cu distanța parcursă. Dar frecvența funcționează diferit — nu este doar puțin mai rea, ci devine exponențial mai rea pe măsură ce creștem. Așadar, dacă cineva încearcă să-și dubleze lungimea cablului, își va dubla și pierderea semnalului. Și uită-te de a merge mult mai departe fără a întâmpina probleme serioase de semnal.

Echilibrarea diametrului cablului și atenuării pentru o performanță optimă

Cablurile de diametru mai mare reduc atenuarea, dar cresc rigiditatea și costul. De exemplu, un cablu de 0,5 inchi reduce pierderea semnalului cu 40% în comparație cu o versiune de 0,25 inchi la 3 GHz. Totuși, cablurile mai groase sunt mai dificil de instalat în spații limitate. Operatorii evaluează adesea compromisurile folosind următoarele criterii:

Diametru (inch)	Clasificarea flexibilității	Atenuare la 3 GHz (dB/100ft)
0.25	Înaltelor	6.8
0.5	Moderat	4.1
0.75	Scăzut	2.9

Caracteristicile pierderii dependente de frecvență în benzile 4G și 5G

Infrastructura de rețea actuală trebuie să gestioneze semnale pe un spectru larg de frecvențe, cuprins între 600 MHz și 40 GHz. Tehnologia mai veche 4G LTE, care funcționează între 700 și 2600 MHz, înregistrează în general o deteriorare a semnalului de aproximativ 3-8 dB la fiecare 100 de picioare, folosind instalații obișnuite de cabluri. Situația devine mai complicată atunci când analizăm tehnologiile noi. Banda medie 5G la 3,5 GHz se confruntă cu pierderi semnificativ mai mari, ajungând uneori la 12 dB pe aceeași distanță. Iar undele milimetrice de înaltă frecvență, din intervalul 24-40 GHz, necesită absolut cabluri speciale cu pierderi extrem de reduse, doar pentru a menține puterea semnalului peste niveluri periculoase de scădere de 15 dB. Aceste diferențe sunt foarte importante pentru deciziile reale de implementare.

Practici recomandate pentru reducerea deteriorării semnalului în liniile de alimentare

1. Minimizați traseele cablurilor : Reducerea lungimii cu 50 de picioare poate reduce pierderea semnalului cu 30–55%, în funcție de frecvență
2. Utilizați cabluri pre-conectate : Ansamblurile terminate la fabrică minimizează riscurile de intermodulație pasivă (PIM) în timpul instalării în teren
3. Evitați îndoirile ascuțite : Păstrați raza de îndoire egală sau mai mare de 10× diametrul cablului pentru a preveni perturbările de impedanță
4. Alegeți materiale cu pierderi reduse : Nucleii dielectrici din spumă oferă o performanță cu 18–22% mai bună la frecvențe înalte comparativ cu polietilena solidă

Prin alinierea specificațiilor cablurilor la distanța de implementare, frecvență și condițiile mediului, operatorii pot reduce până la 67% defectele legate de atenuare, menținând în același timp raportul semnal/zgomot (SNR) deasupra pragurilor operaționale.

Asigurarea compatibilității în ceea ce privește frecvența și lățimea de bandă pentru rețelele moderne

Suport pentru 4G LTE și 5G NR: Cerințe privind domeniul de frecvență

Rețelele de comunicații actuale au nevoie de cabluri de alimentare care să poată gestiona atât gamele de frecvență 4G LTE de la 700 la 2600 MHz, cât și semnalele mai noi 5G NR care ajung până la 7,125 GHz. Analizând diferite părți ale spectrului, banda Sub-6 GHz rămâne foarte importantă pentru obținerea acelui compromis optim între o zonă bună de acoperire și o capacitate suficientă de date. Apoi există frecvențele în bandă milimetrică, între 24 și 47 GHz, care necesită cabluri speciale cu pierderi de semnal aproape inexistente, deoarece funcționează cel mai bine pe distanțe scurte, dar oferă un potențial uriaș de lățime de bandă. Pentru operatorii de rețea care încearcă să țină pasul cu cerințele în continuă schimbare, utilizarea cablurilor care susțin mai multe benzi de frecvență are sens, deoarece le permite să valorifice la maximum resursele disponibile din spectru, pe măsură ce infrastructura continuă să evolueze în timp.

Cerințele de lățime de bandă ale telecomunicațiilor cu rată mare de date

canalele 5G necesită lățimi de bandă de 100–400 MHz per purtător, depășind cu mult limita LTE de 20 MHz. Pentru a menține fidelitatea semnalului, cablurile de alimentare ar trebui să susțină rapoarte VSWR sub 1,5:1, minimizând reflexiile care ar putea perturba streamingul video 4K și fluxurile masive de date IoT.

Echilibrarea suportului pentru rețelele legacy cu performanța pregătită pentru viitor

Operatorii trebuie să mențină compatibilitatea cu serviciile existente 3G și 4G în timp ce se pregătesc pentru 5G-Advanced, care vizează debite maxime până la 10 Gbps. Cablurile cu fază stabilă și proprietăți dielectrice constante asigură o performanță fiabilă în medii cu frecvențe mixte, reducând distorsiunile de fază în aplicațiile MIMO și beamforming.

Evaluarea cablurilor de alimentare multi-bandă pentru flexibilitatea rețelei

Cablu de alimentare dual-band și tri-band poate reduce costurile infrastructurii cu până la 30% în zonele de tranziție dintre zonele rurale și urbane. Proiectările optime susțin transmisia simultană la 600 MHz (LTE) și 3,5 GHz (5G), cu o atenuare nu mai mare de 0,3 dB/m la 40°C, asigurând o funcționare eficientă sub sarcini termice reale.

Menținerea integrității semnalului: Performanța PIM și factorii de instalare

Înțelegerea intermodulației pasive (PIM) în sistemele celulare

Intermodulația pasivă, sau PIM pe scurt, apare atunci când acele puncte neliniare din componentele pasive încep să genereze aceste semnale armonice deranjante pe care nimeni nu le dorește. Observăm că această problemă devine tot mai gravă în rețelele 5G în ultima vreme. Trecerea la frecvențe mai mari, în jur de 3,5 GHz, face lucrurile și mai rele, provocând o distorsiune cu aproximativ 15-20 la sută mai mare decât cea observată cu vechea tehnologie 4G. Inginerii de teren se confruntă cu mai multe cauze obișnuite atunci când diagnostichează problemele legate de PIM. Conectorii corodați sunt unul dintre cele mai frecvente motive, la fel ca și montajele slăbite pe care nimeni nu s-a deranjat să le strângă corespunzător după instalare. Și să nu uităm de ansamblurile de cabluri care pur și simplu nu se potrivesc bine unul cu celălalt. Toate aceste mici probleme creează interferențe care afectează performanța rețelei și reduc în timp capacitatea totală.

Cum afectează PIM capacitatea rețelei și calitatea apelurilor

Cercetările efectuate în condiții reale pe parcursul anului 2023 indică faptul că, atunci când apare interferența prin modulație intermodulară pasivă (PIM), aceasta poate reduce debitul rețelei cu până la 40 la sută la turnurile de semnal din zonele urbane aglomerate, în orele de vârf. Atunci când mai mulți operatori lucrează în spații strânse, aceste probleme devin și mai grave, ducând la apeluri întrerupte și conexiuni internet frustrant de lente pentru utilizatori. Operatorii de rețea care utilizează cabluri de alimentare unde măsurătorile PIM depășesc -140 dBc înregistrează de obicei o creștere de aproximativ 30% a numărului de sesizări ale clienților care se plâng de calitatea slabă a sunetului în apelurile telefonice și de instabilitatea conexiunilor. Aceasta nu este doar o problemă abstractă pentru ingineri, ci afectează direct experiența utilizatorilor finali în zonele dens populate.

Selectarea și instalarea cablurilor de alimentare Low-PIM pentru medii dense

Cablurile de alimentare Low-PIM echipate cu conectori placatați cu argint reduc intermodulația cu 85% în comparație cu interfețele standard din aluminiu. Practicile critice de instalare includ:

• Strângere controlată prin cuplu (25–30 N·m pentru conectori de tip N)
• Evitarea îndoirilor mai strânse decât 10× diametrul cablului
• Aplicarea unui gel anti-oxidare pe terminațiile exterioare

În implementările de 5G cu unde milimetrice, cablurile clasificate la PIM ≤ -155 dBc îmbunătățesc raportul semnal/zgomot cu 12 dB, extinzând raza efectivă de acoperire cu 18%. Testarea periodică a PIM la fiecare 6–12 luni ajută la menținerea conformității cu standardele 3GPP TS 37.145 privind controlul interferențelor.

Durabilitate în mediu și fiabilitate pe termen lung a cablurilor de alimentare

Provocările instalării în exterior: radiații UV, umiditate și temperaturi extreme

Cablu alimentare instalate în exterior trebuie să facă față tuturor tipurilor de condiții dificile. Expunerea prelungită la lumina UV este o problemă majoră, provocând adesea degradarea învelișurilor din polietilenă cu aproximativ 40 la sută în doar cinci ani. Apoi sunt variațiile extreme de temperatură de la -40 de grade Celsius până la 85 de grade Celsius, plus ploile torențiale care uneori depășesc 100 de milimetri pe oră și pot afecta semnificativ etanșeitatea cablurilor. Atunci când acestea sunt montate de-a lungul zonelor costiere, situația devine și mai gravă, deoarece ceața salină provoacă probleme de coroziune. Conectorii încep să cedeze mai rapid, iar semnalele scad semnificativ dacă nu sunt protejați corespunzător împotriva acestui mediu marin.

Caracteristici cheie de protecție: Rezistență la UV, Blocare a apei și Stabilitate termică

Pentru a rezista condițiilor severe, cablurile moderne de alimentare includ:

• Înveliș stabilizat la UV (testat conform UL 1581 MW 1100) care păstrează ≥90% din rezistența la tracțiune după 3.000 de ore de expunere
• Protecție triplă împotriva apei combinarea tehnologiei cu miez uscat cu o armură din aluminiu sudat pentru a preveni pătrunderea umidității
• Dielectrici termic stabili menținerea raportului de undă staționară în tensiune (VSWR) <1,3:1 în intervalul de temperaturi de la -55°C la +125°C

Aceste caracteristici asigură o performanță electrică constantă, chiar și în condiții ambientale variabile.

Standarde industriale pentru cabluri de alimentare durabile, destinate utilizării în exterior

Conformitatea cu Telcordia GR-13-CORE garantează o durată minimă de viață de 20 de ani în medii exterioare solicitante. Certificările esențiale includ:

Standard	Cerință cheie	Relevanță pentru cabluri
IEC 60754-1	Emisie de fum fără halogeni	Instalări sigure în tuneluri/subsoluri
EN 50288-7-1	Rezistență la UV/intemperii	Expunere directă la lumina solară
ETSI EN 302 066	Protecție IP68 la scufundare	Situri de celulă expuse la inundații

Întrebări frecvente despre cablurile de alimentare RF

La ce sunt folosite cablurile de alimentare RF?

Cablurile de alimentare RF sunt utilizate pentru a transmite semnale de radiofrecvență între componente cheie, cum ar fi antene și unități de bandă de bază în rețelele celulare.

Ce tipuri de cabluri coaxiale sunt utilizate frecvent în telecomunicații?

Operatorii de telecomunicații utilizează în principal cabluri coaxiale RG și LMR, LMR oferind pierderi de semnal mai reduse la frecvențe mai mari.

De ce preferă companiile de telecomunicații cablurile de 50 Ohm?

cablurile de 50 Ohm sunt preferate deoarece gestionează mai eficient puterea, cu pierderi semnale mai mici în comparație cu cablurile de 75 Ohm.

Cum influențează diametrul cablului atenuarea semnalului?

Cablurile cu diametru mai mare reduc atenuarea semnalului, dar cresc rigiditatea și costul, necesitând o evaluare atentă a compromisurilor.

Cum poate fi minimizată degradarea semnalului în liniile de alimentare?

Degradarea semnalului poate fi minimizată prin reducerea lungimii cablului, utilizarea cablurilor preconectorizate, evitarea îndoirilor ascuțite și alegerea unor materiale cu pierderi reduse.

La ce provocări de mediu sunt expuse cablurile de alimentare exterioare?

Cablurile de alimentare exterioare se confruntă cu provocări precum expunerea la radiații UV, umiditatea, temperaturile extreme și coroziunea în mediile marine.