Blog

De ce cablul coaxial cu dielectric de aer este alegerea optimă pentru stațiile de bază 5G și mmWave

Fizica pierderilor reduse: Cum minimizează dielectricul de aer atenuarea peste 2,5 GHz

Cablu coaxial cu dielectric aerian beneficiază de constanta dielectrică extrem de scăzută a aerului (aproximativ 1), care este cea mai mică dintre toți izolatorii practici, făcându-l excelent în reducerea pierderilor de semnal la frecvențe peste 2,5 GHz. Comparativ cu variantele tradiționale precum dielectricii din spumă sau polietilenă solidă, aerul nu provoacă o polarizare moleculară semnificativă, absorbind astfel mult mai puțină energie. La aproximativ 6 GHz, acest lucru poate reduce atenuarea semnalului cu aproape 40%. Atunci când se ajunge în gamele superioare de unde milimetrice, această proprietate devine esențială, deoarece pierderea semnalului se agravează mult mai rapid odată cu creșterea frecvenței. Testele din lumea reală arată că aceste cabluri cu dielectric aerian mențin aproximativ 92% din calitatea semnalului, chiar și după parcurgerea a 100 de metri la 28 GHz. Acest rezultat este considerabil mai bun decât cel al majorității cablurilor cu miez din spumă, care în mod uzual au performanțe sub 70%. Menținerea unor semnale curate ca acesta este crucială pentru tehnicile avansate de modulație utilizate în rețelele moderne și este deosebit de importantă pentru menținerea unei întârzieri reduse în sistemele de backhaul 5G.

Stabilitate termică și gestionare mare de putere pentru stații de bază 5G în zone urbane dense

În zonele urbane, stațiile de bază 5G funcționează în mod tipic cu puteri de emisie de peste 200 de wați, ceea ce înseamnă că au nevoie cu adevărat de soluții eficiente de gestionare termică. Cablurile coaxiale cu dielectric aerian devin tot mai populare, deoarece miezul lor gol permite evacuarea căldurii de aproximativ trei ori mai rapid comparativ cu designurile tradiționale cu umplutură solidă. În cazul cablurilor rigide, observăm că deriva pierderilor de inserție rămâne sub 0,05 dB pe întregul spectru de temperatură industrial, de la minus 40 de grade Celsius până la plus 85 de grade Celsius. Acest lucru este foarte important pentru echipamentele instalate pe acoperișuri, unde lumina directă a soarelui poate provoca probleme serioase de încălzire. În ceea ce privește cablurile semiflexibile, acestea mențin o impedanță stabilă, cu rapoarte VSWR sub 1,15:1, chiar și atunci când sunt îndoite strâns în jurul colțurilor. Aceasta ajută la prevenirea problemelor enervante de PIM care apar la integrarea matricilor compacte de antene. Toate aceste caracteristici împreună asigură funcționarea fiabilă a rețelelor. Și să fim sinceri, operatorii nu-și pot permite întreruperi ale serviciului, deoarece fiecare oră de nefuncționare le costă aproximativ 740.000 de dolari, conform cercetărilor Institutului Ponemon din anul trecut.

Principalele tipuri validate de cabluri coaxiale cu dielectric aerian pentru implementarea stațiilor de bază

Linii rigide cu dielectric aerian: Performanță precisă la 3,5 GHz și peste

Cablu coaxial rigid cu dielectric de aer oferă pierderi de semnal extrem de reduse pentru aplicații fixe de alimentare care funcționează la frecvențe peste 2,5 GHz. Ceea ce face special acest tip de cablu este designul conductorului exterior fără cusături, care menține geometria spațiului cu aer constantă pe toată lungimea. Această constanță reduce pierderile de semnal cu aproximativ 30% în comparație cu cablurile similare cu miez spumos, atunci când sunt utilizate la frecvențe de tip undă milimetrică. Pentru oricine lucrează cu semnale de 3,5 GHz și peste, acest nivel de precizie înseamnă o integritate superioară a semnalului. De aceea, multe companii de telecomunicații preferă aceste cabluri pentru alimentatoarele antenelor de bază macro, mai ales deoarece atenuarea traseului poate fi un factor limitativ important. Pentru a menține totul în funcțiune corespunzător, majoritatea producătorilor au început să incorporeze sisteme de presurizare care mențin aer uscat în interiorul cablului la o presiune de aproximativ 3-5 livre pe inch pătrat. Aceste sisteme împiedică pătrunderea umidității și ajută la menținerea raportului de undă staționară în limite controlate, chiar și în condiții meteo dificile. Instalarea prezintă totuși anumite provocări. Tehnicianii trebuie să respecte reguli stricte privind raza de îndoire în timpul montajului. Dar, în ciuda acestor cerințe, cablurile rigide cu dielectric de aer se remarcă totuși prin durata mare de viață și stabilitatea excelentă de fază, ceea ce le face ideale pentru instalațiile permanente pe turnuri, acolo unde fiabilitatea este cel mai important factor.

Variante semiflexibile cu dielectric aerian: Echilibrul între practicabilitatea instalării și eficiența în domeniul 24–28 GHz

Cablu cu dielectric de aer care este semiflexibil se situează undeva între performanță maximă și implementare ușoară, fiind deosebit de util în orașele aglomerate și în interiorul clădirilor unde trebuie instalate celule mici. Conductorul exterior realizat din cupru ondulat permite acestor cabluri să se îndoaie până la opt ori diametrul lor, ceea ce face posibilă modernizarea chiar și pe acoperișuri aglomerate și permite instalații ordonate în spații tehnice strâmte. Testele au arătat o pierdere de doar aproximativ 0,6 dB la fiecare 30 de metri la frecvențe de până la 28 GHz, astfel încât vitezele de date rămân puternice fără compromisuri. Aceste cabluri dispun, de asemenea, de distanțieri realizate precis pentru materialul dielectric, care împiedică conductorul central să se deplaseze atunci când există vibrații sau schimbări de temperatură, menținând calitatea semnalului stabilă în timp. Deși prezintă ușor mai multă pierdere de semnal în comparație cu variantele rigide, cablurile semiflexibile oferă totuși cea mai bună combinație între performanța radiofrecvență, flexibilitatea fizică și viteza cu care tehnicienii le pot instala în majoritatea situațiilor din domeniul 24-28 GHz.

Performanță în condiții reale: Cablu coaxial cu dielectric aerian vs. PE spumă în scenarii de stație de bază

Validare pe bandă CBRS: Cu 22% pierderi mai mici pe traseu la 120 m la 3,7–3,98 GHz

Testele de teren cu benzi CBRS au arătat că cablurile coaxiale cu dielectric aer real performanțe superioare față de cele realizate cu polietilenă spumă. Analizând liniile de alimentare de aproximativ 120 metri lungime, care funcționează între frecvențele de 3,7 și 3,98 GHz, operatorii de rețea au observat în mod constant o scădere a pierderilor de semnal de aproximativ 22%. Acest lucru se întâmplă deoarece aerul are proprietăți dielectrice aproape perfecte (epsilon r aproape de 1,0), comparativ cu frecvența naturală și problemele de degradare a semnalului întâlnite în materialele spumate. Calitatea mai bună a semnalului înseamnă că turnurile pot emite semnale mai puternice în ansamblu. În zonele urbane aglomerate, unde traficul celular este intens, acest lucru duce la o creștere a debitului de date per stație de bază între 15% și 30%. În plus, zona de acoperire se extinde în mod natural fără a fi nevoie de echipamente suplimentare precum repetoarele. Pentru companiile de telecomunicații, toate aceste avantaje înseamnă că pot implementa infrastructură nouă mai rapid, amplificatoarele lor de putere funcționează mai eficient dar durează mai mult, iar costurile generale scad semnificativ. Beneficiile financiare sunt de asemenea evidente, având un randament al investiției cu 3-5 ani mai devreme decât era prevăzut, datorită amânării necesității înlocuirii echipamentelor și unei mai bune conformări față de acordurile privind nivelul serviciului.

Practici critice de instalare și recomandări privind mediul pentru cablurile coaxiale cu dielectric aerian

Prevenirea pătrunderii umidității, presurizarea și fiabilitatea în funcționarea pe termen lung în exterior

Păstrarea calității semnalului în cablurile coaxiale cu dielectric aerian depinde în mod esențial de existența unui spațiu uscat și stabil în interior, acolo unde se află materialul dielectric. Instalările exterioare și traseele mai lungi de cabluri necesită o presiune continuă de aer uscat între 3 și 5 livre pe inch pătrat pentru a preveni problemele de condens. Chiar și cantități mici de umiditate pot provoca pierderi serioase ale semnalului, ajungând la 15 sau poate 20 decibeli pe o distanță de doar 100 de metri, în cazul semnalelor de înaltă frecvență mmWave. La etanșarea conectorilor, tehnicienii aplică de obicei două straturi de protecție: mai întâi înfășoară cu bandă autoadezivă din silicon, apoi acoperă cu manșoane termoretractive care sunt atât rezistente la radiațiile UV, cât și prevăzute cu un strat adeziv interior. Pentru cablurile rigide care trec prin pereți sau traversează clădiri, instalarea corectă presupune crearea unor bucle de scurgere și montarea unor supape de ventilație orientate în jos, astfel încât picăturile de apă să cadă înainte de a ajunge în zona presurizată din interior. Pe tronsoane orizontale mai lungi de 30 de metri, este recomandat să se instaleze joncțiuni de dilatare la fiecare 15-20 de metri. Aceasta ajută la gestionarea schimbărilor de temperatură fără a compromite etanșeitatea. Analizând rapoartele practice din zonele costiere, unde umiditatea este mereu ridicată, observăm că sistemele bine presurizate durează cu aproximativ 8-10 ani mai mult față de cele care nu beneficiază de această protecție. Așadar, deși unii ar putea considera presurizarea doar o caracteristică suplimentară, instalatorii experimentați știu că este de fapt esențială pentru funcționarea fiabilă a acestor sisteme pe termen lung.

Secțiunea FAQ

• Care este avantajul principal al utilizării cablurilor coaxiale cu dielectric de aer pentru 5G?
  Cablurile coaxiale cu dielectric de aer oferă o atenuare mai mică a semnalului și o gestionare termică mai bună, ceea ce le face ideale pentru aplicații de înaltă frecvență precum 5G.
• Cum gestionează cablurile cu dielectric de aer temperatura mai eficient decât alte tipuri?
  Nucleul gol al cablurilor cu dielectric de aer permite evacuarea căldurii mai eficient, ceea ce este esențial pentru gestionarea nivelurilor mari de putere utilizate în stațiile de bază 5G din zonele urbane.
• Care sunt provocările de instalare asociate cu cablurile coaxiale cu dielectric de aer?
  Instalarea necesită respectarea strictă a indicațiilor privind raza de îndoire și utilizarea unor sisteme de presurizare pentru a preveni pătrunderea umidității.
• De ce sunt preferate cablurile cu dielectric de aer față de cele cu polietilenă spumă?
  Cablurile cu dielectric de aer oferă o calitate superioară a semnalului și pierderi mai mici pe traseu, ceea ce îmbunătățește debitul de date și aria de acoperire fără a necesita infrastructură suplimentară.