Blogg

RF-koaxiala matarkablar: Låg förlustprestanda för anslutning till makroplatser

Varför 7/8” och 1-1/4” veckade koaxiala matarkablar dominerar högeffekts 4G/5G-makroinstallationer

För högeffekts makrocellsplatser, särskilt de som hanterar 4G LTE och 5G NR i medelfrekvensband runt 3,5 GHz, har korurgerade koaxialmatarkablar med större diameter blivit ganska standard. När man arbetar inom detta frekvensområde minskar 7/8-tums kablar signalförlusten med cirka 40 procent jämfört med vanliga halvtumsalternativ. Om man går upp till 1-1/4-tumsversioner sjunker förlusterna ytterligare ungefär en fjärdedel. Denna typ av prestanda är mycket viktig vid överföring av signaler vertikalt över avstånd längre än 30 meter, vilket inträffar ofta vid utrustning monterad på torn. Kopparskärmningen i dessa kablar blockerar över 90 dB elektromagnetisk störning, vilket gör att de fungerar bra även där det sker mycket annan trådlös aktivitet i närheten. Den speciella korugerade konstruktionen hjälper till att hantera värmeuppbyggnad från kontinuerliga sändningar över 100 watt, så att kabeln inte ändrar sina elektriska egenskaper och förstör signalens kvalitet. Dessa kablar visar konsekvent låg signalförlust under 3 dB per 100 meter vid 3,5 GHz, och är dessutom tillräckligt robusta för att tåla grovhantering och bibehålla sin 50 ohms impedans. Enligt branschrapporter från 2023 använder ungefär tre fjärdedelar av all global 5G-makroinfrastruktur världen över denna typ av kabellösning, enligt undersökningar utförda av Global Mobile Infrastructure Association.

Koppar kontra Foam-PE dielektrikum: Avvägningar i dämpning, PIM och termisk stabilitet vid 3,5 GHz NR

Valet av dielektriskt material formar grundläggande kabelns beteende vid 3,5 GHz – huvudbandet för 5G NR mellanbandskapacitet. Även om både solid koppar och skum-polyeten (foam-PE) dielektrikum uppfyller IEC 61196-1-specifikationer, kräver deras operativa avvägningar medvetna systemnivåbeslut:

Koppar dielektrika ger utmärkt signaldämpning, vilket gör dem utmärkta för långa vertikala matarapplikationer. Det finns dock en nackdel när det gäller PIM-nivåer som närmar sig -155 dBc, särskilt vid mekanisk påfrestning eller vibrationer. Skum-PE-material å andra sidan kan sänka PIM till ungefär -165 dBc tack vare sina enhetliga gränssnitt och minskad icke-linjäritet vid gränssnitten. Men dessa material har problem med att snabbare absorbera fukt i fuktiga miljöer och tenderar att visa förändringar i dielektriska konstanter när temperaturerna överstiger 65 grader Celsius, vilket påverkar fasstabiliteten särskilt i utomhusenclosure som utsätts för termiska variationer. När man väljer mellan alternativen måste ingenjörer ta hänsyn till specifika platsförhållanden. Koppar fungerar bäst för installationer på höga torn med långa kabellängder och betydande temperaturvariationer. Skum-PE blir det föredragna valet för kortare installationer som är känsliga för vibrationer, särskilt i multibandssystem där uppnående av extremt låga PIM-nivåer är absolut nödvändigt för korrekt drift.

PIM-kritisk design: Säkerställande av signalkvalitet i flerbandiga 4G/5G-matarkabelsystem

Uppnå gränsen på -165 dBc PIM: Bästa praxis för material, kontakter och montering

Att hålla passiv intermodulation (PIM) under -165 dBc är mycket viktigt för att uppnå god spektraleffektivitet i dessa multiband 4G/5G-nät. Om PIM överskrider detta värde sjunker nätverkskapaciteten med cirka 20 % i områden med många användare, eftersom irriterande tredjeordningens intermodulationssignaler börjar störa mottagningsbanden. De bästa försörjningssystemen hanterar detta problem med tre huvudsakliga tillvägagångssätt. För det första används syrefritt kopparledare som minskar icke-linjära strömförhållanden. Sedan används kompressionskopplingar istället för lödda, eftersom de små mellanrummen mellan lödfogarna kan skada PIM-prestanda avsevärt – vilket ger en fördel på ungefär 30 dBc i de flesta fall. Och slutligen bidrar korrekt montering med momentkontroll inom plus eller minus 10 % av det specifierade värdet till att förhindra distortion orsakad av mekanisk spänning vid anslutningspunkter. När man utvärderar 3GPP TR 38.811:s specifikationer för RF-komponenter måste ingenjörer också ta hänsyn till faktorer som spiralformade veckmönster och enhetliga dielektriska material. Dessa faktorer gör stor skillnad för att bibehålla goda PIM-egenskaper även när temperaturen varierar eller flera frekvensband är aktiva samtidigt.

Verkliga PIM-felmoder: Korrosion, vridmomentvariation och deformation orsakad av mikroglugg

Fälttester har identifierat tre huvudsakliga orsaker till PIM-fel i aktiva matarsystem över olika installationer. Det största problemet orsakas av atmosfärisk korrosion, särskilt när klorider orsakar oxidation vid anslutningspunkter. Detta skapar icke-linjära övergångar som kan förstärka signaldistorsionsnivåer med upp till 15 dBc i områden nära kustlinjer eller industriområden. Ett annat vanligt problem är felaktig monteringstorque, vilket leder till inkonsekvent kontaktresistans. När detta inträffar upplever vi RF-läckage och minskad datagenomströmning, vilket ofta sammanfaller med konstiga nätverksprestandamätningar. Det kanske knepigaste problemet handlar om mikroskopiska glapp (mindre än 0,1 mm) mellan ledare och isoleringsmaterial, eller mellan kontaktpinnar och deras uttag. Dessa små utrymmen fungerar som oönskade dioder när de utsätts för starka RF-signaler och skapar därmed omfattande intermodulationsstörningar. Data från Ericssons senaste fältduglighetsstudie visar att dessa tre problem tillsammans står för mer än 20 % av kapacitetsförlusterna relaterade till PIM i stadsbaserade mobilförbindelse-torn. För att bekämpa dessa problem implementerar operatörer normalt kvävetryck i utomhuskontakter, använder laserstrukturering på anslutningsytor för bättre kontakt och integrerar automatiska torquekontrollsystem under initiala installationsförfaranden.

Alternativ till fiberoptiska matarkablar för högdensitets- och framtidsanpassade installationer

Böjningsbeständiga fiberkopplingskablar för inomhusmikrobasstationer och kompakta urbana platser

Inomhusmikrobasstationer, DAS-system och kompakta urbana småceller stöter alla på utmaningar när det gäller begränsat utrymme och signalprestanda. Här kommer böjningsbeständiga fiber (BIF) matarkablar in i bilden och löser många av de problem som drabbar traditionella koaxiala lösningar. BIF-tekniken minskar faktiskt den minsta böjradie till cirka 5 mm, vilket är ungefär 70 % bättre än vad vi ser med vanlig enmodig fiber. Detta gör en stor skillnad vid installation av utrustning på trånga platser som hisschakter, kablage bakom väggar eller ens i överfulla kontorsmiljöer fyllda med möbler. Och det bästa? Signalförluster hålls hela tiden väl under den kritiska gränsen på 0,1 dB under denna hantering.

Huvudsakliga fördelar inkluderar:

• Utrymmesoptimering : 250-µm BIF-kärnor möjliggör 40 % mindre kabeldiameter jämfört med standarddesigner – avgörande för installation i befintliga byggnader
• Tillförlitlighet : Behåller <0,5 dB/km dämpning efter över 100 cykler med tajt böjning, enligt ITU-T G.657.A1-testprotokoll
• Säkerhetskonformitet : Lågrök halogenfri (LSZH) mantel uppfyller IEC 61034 och UL 1666 brand säkerhetsstandarder för inomhusanvändning

BIF-förföringskablar fungerar med våglängdsdivision multiplexing (WDM) upp till 1625 nm, vilket innebär att de passar perfekt för kommande 5G-Advanced och till och med 6G-fronthaulsystem i framtiden. Kablarna är konstruerade för att tåla krosskrafter långt över 400 N/cm enligt IEC 60794-1-2 E3-standarder – tester visar att detta fungerar utmärkt i tätbefolkade stadsområden med hög fottrafik. Dessa kablar utvecklar inte de små sprickorna vid böjning som ofta orsakar problem, så tekniker behöver göra reparationer cirka 35 % mindre ofta jämfört med andra alternativ. Dessutom ansluter de enkelt och utan större besvär till de blandade koppar- och fiberinstallationer som många företag och städer redan har installerat.

Vanliga frågor

Vilka är de främsta fördelarna med att använda 7/8" och 1-1/4" koaxiala förföringskablar i 4G/5G-utbyggnader?

De främsta fördelarna inkluderar minskade signalförluster med 40 % eller mer, utmärkt skydd mot elektromagnetisk störning och möjligheten att hantera värmeuppbyggnad vid kontinuerliga sändningar över 100 watt.

Hur skiljer sig solid koppar och skum-PE dielektrika åt när det gäller prestanda?

Dielektrika av solid koppar ger utmärkt signaldämpning men kan uppvisa högre PIM-nivåer vid mekanisk påfrestning. Skum-PE dielektrika erbjuder lägre PIM men kan ha problem relaterade till temperatur och fukt.

Vad orsakar PIM-fel i matarkablar?

PIM-fel beror ofta på atmosfärisk korrosion, felaktig monteringstorque och mikrogluggsinducerade distortioner. Detta leder till ökad signaldistorsion och minskad nätverkskapacitet.

Varför skulle någon välja böjningsbeständiga fiberkablar framför traditionella koaxialkablar?

Böjningsbeständiga fiberkablar erbjuder förbättrad flexibilitet för trånga utrymmen, bibehåller låga signalförluster och uppfyller krav på brandsäkerhet, vilket gör dem mycket lämpliga för inomhusinstallationer.