Blog

RF Koaksiyel Besleme Kabloları: Makro Bölge Bağlantısı için Düşük Kayıplı Performans

Yüksek Güçlü 4G/5G Makro Kurulumlarında 7/8” ve 1-1/4” Oluklu Koaksiyel Besleme Kablolarının Neden Hâkim Olduğu

Yüksek güçlü makro hücre siteleri için, özellikle 3,5 GHz civarında orta bant frekanslarında çalışan 4G LTE ve 5G NR sistemleri için, daha büyük çaplı kırışık koaksiyel besleme kabloları neredeyse standart hale gelmiştir. Bu özel frekans aralığında çalışırken, 7/8 inçlik kablolar normal yarım inçlik alternatiflere kıyasla sinyal kaybını yaklaşık %40 oranında azaltır. 1-1/4 inç versiyonlara çıkıldığında kayıplar bir o kadar daha (yaklaşık çeyrek) düşer. Özellikle ekipmanlar kulelere monte edildiğinde 30 metreden fazla dikey mesafelerde sinyal iletimi yapılması durumunda bu tür performans çok önem kazanır. Bu kabloların bakır koruyucu zırhı, çevrede yoğun kablosuz etkinlik olduğunda bile iyi çalışmalarını sağlayan 90 dB'den fazla elektromanyetik gürültüyü engeller. Özel kırışık yapı, 100 watt'ın üzerinde sürekli iletimlerden kaynaklanan ısı birikimini tolere etmeye yardımcı olur ve böylece kablo elektriksel özelliklerini değiştirmez, sinyal kalitesi bozulmaz. Bu kablolar 3,5 GHz'de 100 metre başına 3 dB'nin altındaki düşük sinyal kaybını tutarlı bir şekilde korur ve aynı zamanda sert muameleye dayanacak kadar sağlamdır ve 50 ohm empedanslarını korurlar. Global Mobil Altyapı Birliği tarafından yapılan 2023 yılı endüstri raporlarına göre dünya çapında tüm 5G makro altyapının yaklaşık üç çeyreği bu tip kablolama çözümüne dayanmaktadır.

3,5 GHz NR'de Zayıflama, PIM ve Termal Kararlılık Açısından Bakır ile Köpük-PE Dielektriği Karşılaştırması

Dielektrik malzeme seçimi, 5G NR orta bant kapasitesi için temel bant olan 3,5 GHz'de besleme kablosu davranışını temelden şekillendirir. Katı bakır ve köpük polietilen (köpük-PE) dielektriklerin her ikisi de IEC 61196-1 spesifikasyonlarını karşılasa da, işletimsel uzlaşmalar sisteme özgü kararları gerektirir:

Bakır dielektrikler, uzun dikey besleme uygulamaları için uygun hale getiren mükemmel sinyal zayıflaması sağlar. Ancak özellikle mekanik gerilime veya titreşime maruz kaldığında yaklaşık -155 dBc'ye yaklaşan PIM seviyeleri açısından bir dezavantajları vardır. Diğer taraftan köpük PE malzemeler, arayüzlerdeki homojen yapıları ve arayüzlerdeki azaltılmış doğrusallık dışı etkiler sayesinde PIM değerini yaklaşık -165 dBc'ye kadar düşürebilir. Ancak bu malzemelerin nemli ortamlarda daha hızlı nem emme sorunları vardır ve sıcaklıklar 65 santigrat derecenin üzerine çıktığında dielektrik sabitlerinde değişim gösterme eğilimindedirler ki bu da termal dalgalanmalar yaşayan dış muhafazalarda faz kararlılığını etkiler. Seçenekler arasında karar verilirken mühendislerin özel saha koşullarını dikkate alması gerekir. Bakır, uzun kablo mesafeleri ve önemli sıcaklık dalgalanmaları olan yüksek kule kurulumları için en iyi seçeneği oluşturur. Köpük PE ise özellikle çok bantlı sistemlerde ultra düşük PIM seviyelerinin düzgün çalışmak açısından mutlaka gerekli olduğu, titreşime duyarlı kısa mesafeli kurulumlarda tercih edilen seçim haline gelir.

PIM-Kritik Tasarım: Çok Bantlı 4G/5G Besleme Kablosu Sistemlerinde Sinyal Bütünlüğünün Sağlanması

-165 dBc PIM Eşiğini Karşılamak: Malzeme, Konnektör ve Montaj En İyi Uygulamaları

Çok bantlı 4G/5G ağlarında iyi spektral verimlilik elde etmek açısından pasif intermodülasyon (PIM) seviyelerinin -165 dBc'nin altında tutulması çok önemlidir. PIM bu değerin üzerine çıkarsa, yoğun kullanıcı trafiğinin olduğu bölgelerde yaklaşık %20 oranında ağ kapasitesi düşer çünkü üçüncü derece intermodülasyon sinyalleri alım bandına olumsuz etki eder. En iyi besleme sistemleri bu sorunu çözmek için üç ana yaklaşıma başvurur. İlk olarak, doğrusal olmayan akım problemlerini azaltmak amacıyla oksijensiz bakır iletkenler kullanılır. İkinci olarak, lehimli konektörlere göre daha üstün olan ve çoğu durumda yaklaşık 30 dBc avantaj sağlayan sıkıştırma tipi konektörler tercih edilir çünkü lehim birleşim noktalarındaki küçük boşluklar PIM performansını ciddi şekilde bozabilir. Son olarak, bağlantı noktalarındaki mekanik gerilimden kaynaklanan bozulmaları önlemek adına belirtilen tork değerinin ±%10'u içinde montaj torkunun doğru şekilde kontrol edilmesi gerekir. RF bileşenlerine ilişkin 3GPP TR 38.811 teknik raporuna bakıldığında, mühendislerin helisel oluklu yapılar ve homojen dielektrik malzemeler gibi unsurlara da dikkat etmeleri gerekir. Bu faktörler, sıcaklıkların değiştiği ya da aynı anda birden fazla frekans bandının aktif olduğu durumlarda iyi PIM karakteristiklerinin korunmasında kritik rol oynar.

Gerçek Dünya PIM Arıza Modları: Korozyon, Tork Değişimi ve Mikroboşluk Kaynaklı Distorsiyon

Alan testleri, çeşitli kurulumlarda aktif besleme sistemlerindeki PIM arızalarının arkasında üç ana neden bulmuştur. En büyük sorun, klorürlerin bağlantı noktalarında oksitlenmeye neden olmasıyla ortaya çıkan atmosferik korozyondur. Bu durum, sahil bölgelerine veya endüstriyel alanlara yakın bölgelerde sinyal bozulma seviyelerini en fazla 15 dBc kadar artırabilen doğrusal olmayan bağlantılar oluşturur. Başka yaygın bir sorun ise tutarsız temas direncine yol açan yanlış montaj torkudur. Bu durum meydana geldiğinde, genellikle tuhaf ağ performansı metrikleriyle örtüşen RF sızıntısı ve azalmış veri aktarım hızı görülür. Belki de en zorlu sorun iletkenler ile yalıtım malzemeleri arasında ya da konektör pinleri ile soketleri arasında (0,1 mm'den daha küçük) oluşan minik boşluklardır. Bu küçük alanlar güçlü RF sinyallere maruz kaldığında istenmeyen diyotlar gibi davranarak yaygın intermodülasyon gürültüsüne neden olur. Ericsson'un en son alan güvenilirlik çalışısına göre bu üç sorun, şehir merkezli hücresel kulelerde PIM'e bağlı kapasite kayıplarının %20'sinden fazlasından sorumludur. Bu sorunlara karşı mücadele etmek için operatörler genellikle dış mekân konektörleri için azot basıncı uygular, daha iyi temas sağlamak üzere eşleşen yüzeylerde lazer doklama kullanır ve başlangıç kurulum prosedürleri sırasında otomatik tork kontrol cihazlarını devreye sokar.

Yüksek Yoğunluklu ve Geleceğe Dönük Kurulumlar için Fiber Optik Besleme Kablosu Alternatifleri

İç Mekân Mikro Baz İstasyonları ve Kompakt Şehir Alanları İçin Bükülme Duyarlı Olmayan Fiber Besleme Kabloları

İç mekân mikro baz istasyonları, DAS sistemleri ve bu kompakt şehir içi küçük hücreler, alan sınırlamaları ve sinyal performansı konusunda zorluklarla karşı karşıyadır. İşte tam da bu noktada bükülme duyarsız fiber (BIF) besleme kabloları devreye girer ve geleneksel koaksiyel çözümlerde görülen birçok sorunu çözer. BIF teknolojisi asıl olarak minimum bükülme yarıçapını yaklaşık 5 mm'ye indirir ki bu değer normal tek modlu fiber ile karşılaştırıldığında yaklaşık %70 daha iyidir. Bu durum, asansör şaftları gibi dar alanlara ekipman kurulumu, duvarların arkasına kablo döşeme ya da mobilyalarla dolu ofis ortamlarında kablo geçişi gibi işlemlerde büyük fark yaratır. En iyi kısmı ise tüm bu manevralar sırasında sinyal kayıplarının kritik 0,1 dB eşiğinin çok altında kalmasıdır.

Ana avantajlar şunlardır:

• Uzay Optimizasyonu : 250-µm BIF çekirdekleri, standart tasarımlara kıyasla %40 daha küçük kablo çaplarına olanak tanır ve eski binaların yenilenmesi açısından kritik öneme sahiptir
• Güvenilirlik : ITU-T G.657.A1 test protokollerine göre sıkı bükülmenin 100'den fazla döngüsünün ardından bile <0,5 dB/km zayıflamayı korur
• Güvenlik Uygunluğu : Düşük duman, halojensiz (LSZH) kaplama, iç mekân kullanımı için IEC 61034 ve UL 1666 yangın güvenliği standartlarını karşılar

BIF besleme kabloları, 1625 nm'ye kadar olan dalgaboyu bölümlendirme çoğullaması (WDM) ile çalışır ve bu da onları yaklaşan 5G-Advanced hatta 6G fronthaul sistemleriyle uyumlu hale getirir. Kablolar, IEC 60794-1-2 E3 standartlarına göre 400 N/cm'nin oldukça üzerindeki ezilme kuvvetlerine dayanacak şekilde üretilmiştir ve yoğun yaya trafiğinin olduğu şehir merkezlerinde oldukça iyi performans gösterdiği testlerle kanıtlanmıştır. Bu kablolarda, sıkça sorunlara neden olan küçük bükülme çatlakları oluşmaz; bu yüzden teknisyenlerin diğer ürünlerde olduğu gibi yaklaşık %35 daha az müdahale etmesi gerekir. Ayrıca, birçok işletme ve şehrin zaten kurulumunu yaptığı karışık bakır ve fiber altyapılara kolayca ve zahmetsizce bağlanabilirler.

Sıkça Sorulan Sorular

4G/5G kurulumlarında 7/8" ve 1-1/4" koaksiyel besleme kablolarının kullanılmasının temel avantajları nelerdir?

Birincil avantajlar, sinyal kaybının %40 veya daha fazla azaltılması, mükemmel elektromanyetik girişim koruması ve 100 watt'ın üzerinde sürekli iletimlerden kaynaklanan ısı birikimini taşıma kabiliyetini içerir.

Saf bakır ve köpük-PE dielektrikler performans açısından nasıl farklıdır?

Saf bakır dielektrikler mükemmel sinyal zayıflaması sağlar ancak mekanik gerilim altında daha yüksek PIM seviyelerine neden olabilir. Köpük-PE dielektrikler daha düşük PIM sunar ancak sıcaklık ve nemle ilgili sorunlara yol açabilir.

Besleme sistemlerinde PIM arızalarına ne sebep olur?

PIM arızaları genellikle atmosferik korozyon, yanlış montaj torku ve mikroboşlukların neden olduğu bozulmalardan kaynaklanır. Bunlar artan sinyal bozulmasına ve ağ kapasitesinin azalmasına neden olur.

Birisi neden geleneksel koaksiyel kablolara kıyasla bükülmeye dayanıklı fiber kablolara tercih edebilir?

Bükülmeye dayanıklı fiber kablolarda dar alanlara uyum için geliştirilmiş esneklik, düşük sinyal kaybının korunması ve yangın güvenliği standartlarına uygunluk bulunur ve bu da onları iç mekân kurulumları için son derece uygun hale getirir.