Blog

Základné možnosti prispôsobenia RF koaxiálneho kábla pre telekomunikačnú infraštruktúru

Prispôsobenie impedancie, povlaku a plášťa pre vnútorné, vonkajšie a podzemné sieťové prostredia

Väčšina telekomunikačných operátorov používa pri svojich sieťach 5G a veľkých vysielačoch impedačné štandardy 50 ohmov, hoci pre prenos vysielacích signálov alebo video signálov cez optické vlákno prechádzajú na 75 ohmov. To pomáha znížiť tie neprijemné odrazy signálu, ktoré sa v husto zastavaných mestských oblastiach stanú skutočným problémom. Pokiaľ ide o materiály pre povlaky, vo výberoch je vlastne celkom zrejmá logika. Meď pokovená striebrom výborne funguje pre vnútorné distribuované anténne systémy a prepojenia fronthaul, pretože výrazne zníži straty signálu. Vonku však, kde sú zariadenia vystavené poveternostným podmienkam, inžinieri uprednostňujú konektory z mosadze pokovenej niklom, keďže oveľa lepšie odolávajú korózii. Rovnako dôležitý je aj materiál plášťa, ktorý závisí od toho, kam sa káble umiestnia. Pre nadzemné inštalácie UV stabilizovaný polyetylén zabezpečí dlhodobý prevádzkový výkon napriek pôsobeniu slnečného žiarenia. A pod zemou? Protihlodinové fluoropolymérne povlaky robia všetok rozdiel pri ochrane pred poškodením hlodavcami, ktoré prehlodávajú bežný plast. Podľa nedávnych testov trvanlivosti z roku 2023 vykonaných v rámci rôznych infrastrukturných projektov tieto materiály zabezpečujú približne 15 rokov spoľahlivej prevádzky aj v náročných prostrediach.

Nemagnetické, odolné voči korózii konštrukcie RF koaxiálnych káblov pre nasadenie v náročných záklenných staničných systémoch

Ak sa umiestnia v blízkosti citlivých anténnych polí, nemagnetické spojovacie prvky z nerezovej ocele pomáhajú zabrániť magnetickej interferencii s elektronikou pre formovanie lúča a zároveň znížia skreslenie signálu. Poľné testy systémov 5G NR vlani ukázali približne 27-percentné zlepšenie v tejto oblasti. Pre tie náročné prípadné pobrežné lokality alebo ťažké priemyselné oblasti, kde musia makrobunky fungovať, trojvrstvové plášte úžasne odolávajú environmentálnym výzvam. Patria sem napríklad hliníková pásová armatúra navinutá okolo káblov a špeciálne hydrofóbne gélmy vo vnútri, ktoré vylučujú vodu. Tieto ochranné opatrenia sa naozaj vyplácajú, pokiaľ ide o spoľahlivosť. Miera porúch klesá približne o 40 %, aj keď teplota silne kolísava od mínus 40 stupňov Celzia až po 85 stupňov. To robí tieto komponenty absolútne nevyhnutnými pre nasadenie v extrémnych podmienkach, ako sú arktické oblasti, horúce púšte alebo akékoľvek miesta v blízkosti slanej morskej vody.

Kompromisy pri dielektrických materiáloch: PTFE vs. penový PE pre stabilitu frekvencie a kontrolu strát v 5G mmWave

Pri mmWave frekvenciách vyšších ako 24 GHz rozhoduje voľba dielektrika o fázovej stabilite aj o útlme pri vkladaní:

• Polytetrafluóretylén (PTFE) ponúka vynikajúcu fázovú konzistenciu (±0,5°), čo je kľúčové pre kalibráciu masívneho MIMO a časovo citlivé fronthauly, hoci zvyšuje náklady približne o 35 %
• Penový polyetylén (PE) dosahuje nižší útlm pri vkladaní (0,15 dB/m pri 40 GHz), ale vykazuje väčšiu tepelnú expanziu – vyžaduje kompenzáciu dĺžky v prostrediach s meniacou sa teplotou

Prevádzkovatelia používajú PTFE tam, kde je integrita signálu nevyhnutná (napr. aktívne anténne rozhrania) a penový PE tam, kde postačujú nákladová efektívnosť a mierna stabilita (napr. skokové káble v prístupovej vrstve). Optimalizované hybridné dielektriká teraz zabezpečujú 99,7 % konzistenciu synchronizácie časovania v 5G NR bez prémiových nákladov.

Zvýšenie výkonu vďaka vlastným koaxiálnym RF káblom vo vysokofrekvenčných sieťach

Zníženie útlmu pri vkladaní a fázová konzistencia v pásmach 600 MHz – 40 GHz

Vlastné RF koaxiálne káble pomáhajú minimalizovať straty signálu v sieťach 5G a mmWave vďaka starostlivo navrhnutým tvarom vodičov, lepším možnostiam krytia a zlepšeným izolačným materiálom. Podľa noriem IEC 61196-1 z roku 2023 tieto vylepšenia môžu skutočne znížiť vložnú stratu približne o 0,3 dB na meter v rozsahu frekvencií od 24 do 40 GHz. To znamená, že prevádzkovatelia sietí budú pravdepodobne v budúcnosti potrebovať menej zosilňovačov signálu alebo opakovačov, a to pri zachovaní kvalitného tvaru vĺn. Ešte dôležitejšie je, že tieto káble udržiavajú fázovú stabilitu v rámci približne pol stupňa cez rôzne frekvencie aj teploty. Takýto výkon umožňuje koherentné MIMO operácie aj v náročných podmienkach odrazov signálu v husto zastavaných mestských oblastiach, kde budovy odrážajú signály všade okolo.

Presná úprava dĺžky pre optimalizáciu oneskorenia signálu v MIMO a anténnych systémoch s formovaním lúča

Presné dodržanie dĺžky káblov až na milimeter je veľmi dôležité pri synchronizácii aktívnych anténnych systémov (AAS) a polí pre formovanie lúča. Aký je problém so štandardnými káblami? Vytvárajú časové posuny vyše 15 pikosekúnd, čo môže skutočne posunúť lúč o približne 4,5 stupňa pri frekvenciách 28 GHz. Preto sa mnohí inžinieri dnes obracajú k vlastným fázovo vyváženým káblovým zostavám. Tieto špecializované riešenia odstraňujú problémy s nesúladom a umožňujú správne kombinovanie signálov pre potrebné vysokej zisk mmWave spojenia. Pri reálnych inštaláciách pozorovali prevádzkovatelia pokles strát spojenia približne o 20–25 %, keď použili tieto prednastavené massive MIMO zostavy. U systémov s distribuovanými komponentmi, ako sú vzdialené rádiové hlavy (RRH), je veľmi dôležité zachovať skokové káble s konzistentnou elektrickou dĺžkou po celom systéme. Táto konzistencia pomáha udržať predvídateľné hodnoty oneskorenia, čo je nevyhnutné na splnenie noriem CPRI/eCPRI a zabezpečenie deterministického správania siete za zaťaženia.

Zhoda a spoľahlivosť: Spĺňanie prevádzkových požiadaviek 5G, LTE a AAS/RRH

Pokiaľ ide o výrobné RF koaxiálne káble, sú navrhnuté tak, aby prekračovali základné požiadavky a nie len spĺňali minimálne štandardy. Tieto káble spĺňajú dôležité špecifikácie ako 3GPP Release 16 pre siete 5G, normy IEEE 1595 na ochranu pred bleskom a ETSI EN 301 489-1 týkajúce sa elektromagnetickej kompatibility. Reálne testovanie ukazuje, že káble, ktoré nespĺňajú tieto štandardy, môžu skutočne degradovať signál približne o 30 % viac pri mmWave frekvenciách, čo výrazne ovplyvňuje kvalitu služby. Hlavným problémom káblov nízkej kvality je pasívna intermodulácia alebo problémy s PIM, ktoré často vedú k výpadkom mobilných veží. Preto dobré vyrábané riešenia zahŕňajú materiály, ktoré zostávajú stabilné v čase, odolávajú korózii a udržiavajú fázové odchýlky vo veľmi úzkych toleranciách (teplotný rozsah od -40 °C do 85 °C). Keď výrobcovia testujú tieto továrne montované káble podľa noriem EMI aj PIM, dosahujú typicky takmer dokonalé hodnoty spoľahlivosti až 99,999 % prevádzkovej dostupnosti. Navyše firmy ušetria približne 18 % na nákladoch na údržbu v porovnaní s používaním bežných hotových riešení, keď sa v teréne nevyhnutne začnú objavovať problémy.

Strategické výhody vlastných RF koaxiálnych káblov pre telekomunikačné operátory

Urýchlené nasadenie a znížené riziko integrácie pomocou predoverených vlastných RF koaxiálnych káblových zostáv

Pokiaľ ide o vlastné zostavy, sú dodávané predoprávnené a už otestované z hľadiska stability impedancie, výkonu PIM pod -165 dBc a konzistentnej útlmy v rozmedzí +/- 0,5 dB pri rôznych teplotách. To znamená, že už viac neztrácate hodiny na pracovisku vykonávaním týchto namáhavých kontrol na mieste. Testovanie vykonané už vo výrobe zabezpečuje, že tieto komponenty fungujú okamžite po inštalácii spolu s MIMO anténami, vzdialenými rádiovými hlavicami a aktívnymi anténnymi systémami. Výsledky terénnych testov ukazujú, že sa takto môže doba nasadenia skrátiť približne o 40 %, čo je pri reálnom nasadzovaní siete dosť pôsobivé. Prevádzkovatelia sietí ušetria peniaze, pretože nemusia riešiť nákladné opravy, opakované lezenie na stožiare ani úplnú rekaliibráciu systému, ktorá príliš často nastáva pri štandardných kábloch trpiacich problémami s impedanciou alebo teplotnými vplyvmi. To, čo bolo kedysi bolestou hlavy pre integračné firmy, sa teraz stalo niečím, čo skutočne pomáha projektom pokročiť rýchlejšie a lacnejšie.

Často kladené otázky

Aký je hlavný výhoda používania vlastných RF koaxiálnych káblov v telekomunikačných sieťach?

Hlavná výhoda spočíva v ich schopnosti znížiť stratu signálu, zvýšiť fázovú konzistenciu a udržať spoľahlivosť voči rôznym frekvenciám a prostredným podmienkam, čo ich robí ideálnymi pre náročné telekomunikačné aplikácie.

Ako vlastné RF koaxiálne káble zlepšujú výkon siete v prostredí s vysokou frekvenciou?

Sú navrhnuté tak, aby minimalizovali vložnú stratu a zlepšili fázovú stabilitu, čo je nevyhnutné pre koherentné MIMO operácie a efektívne formovanie lúčov pri vysokých frekvenciách, ako sú 5G a mmWave siete.

Prečo je výber dielektrika dôležitý pri RF koaxiálnych kábloch?

Dielektrické materiály ovplyvňujú fázovú stabilitu a vložnú stratu. PTFE ponúka vynikajúcu fázovú konzistenciu, zatiaľ čo penový PE zabezpečuje nižšiu vložnú stratu; oba sú dôležité v závislosti od požiadaviek aplikácie.

Ako prispievajú vlastné káble k skráteniu nasadzovacích časov?

Predpokladané a továrňou testované vlastné káble minimalizujú potrebu úprav na mieste, výrazne skracujú čas nasadenia a znížia riziko problémov pri integrácii.