Блог

Коаксіальні фідерні кабелі: низькі втрати для зв’язку макросайтів

Чому 7/8” та 1-1/4” гофровані коаксіальні фідерні кабелі домінують у високопотужних розгортаннях 4G/5G макросіток

Для макростьовхових базових станцій з високою потужністю, особливо тих, що працюють у стандартах 4G LTE та 5G NR на середніх частотах близько 3,5 ГГц, практично стало стандартом використання коаксіальних фідерних кабелів з гофрованою структурою більшого діаметра. У цьому конкретному діапазоні частот кабелі діаметром 7/8 дюйма забезпечують зниження втрат сигналу приблизно на 40 відсотків порівняно зі звичайними варіантами діаметром 1/2 дюйма. При використанні версій діаметром 1-1/4 дюйма втрати зменшуються ще приблизно на чверть. Така продуктивність має велике значення під час передачі сигналів на вертикальних ділянках довжиною понад 30 метрів, що постійно трапляється у випадку обладнання, встановленого на щоглах. Мідний екран цих кабелів блокує понад 90 дБ електромагнітних перешкод, що дозволяє їм добре працювати навіть у місцях із іншою активною бездротовою діяльністю. Спеціальна гофрована конструкція допомагає витримувати нагрівання від постійних передавачів потужністю понад 100 Вт, тому кабель не змінює своїх електричних характеристик і не погіршує якість сигналу. Ці кабелі демонструють стабільно низькі втрати сигналу менше 3 дБ на 100 метрів на частоті 3,5 ГГц, а також достатньо міцні, щоб витримувати грубе поводження й зберігати імпеданс 50 Ом. Згідно зі звітами галузі за 2023 рік, приблизно три чверті всієї макросітки 5G у світі використовують саме цей тип кабельного рішення, про що свідчать опитування Глобальної асоціації мобільної інфраструктури.

Мідь проти діелектрика з пінополіетилену: компроміси у затуханні, пасивній взаємній модуляції та термостійкості на частоті 3,5 ГГц у мережах NR

Вибір матеріалу діелектрика принципово впливає на поведінку фідерного кабелю на частоті 3,5 ГГц — основній смузі для забезпечення ємності 5G NR у середньому діапазоні. Хоча діелектрики з суцільної міді та з пінополіетилену (піна-PE) відповідають специфікації IEC 61196-1, їх експлуатаційні компроміси вимагають обґрунтованих рішень на рівні системи:

Діелектрики з міді забезпечують чудливу атенюацію сигналу, що робить їх ідеальними для довгих вертикальних фідерних ліній. Однак є й недолік — рівні ПІМ можуть наближатися до -155 дБс, особливо за наявності механічних напружень або вібрацій. З іншого боку, пінний матеріал PE може знизити ПІМ до приблизно -165 дБс завдяки однорідним інтерфейсам і зменшенню нелінійності на межах поділу. Проте ці матеріали швидше вбирають вологу в умовах підвищеної вологості та схильні до зміни діелектричної проникності, коли температура перевищує 65 градусів Цельсія, що впливає на фазову стабільність, особливо в зовнішніх корпусах, які піддаються термічним коливанням. При виборі між варіантами інженери мають враховувати конкретні умови монтажного місця. Мідь найкраще підходить для високих веж з довгими кабелями та значними коливаннями температури. Пінний матеріал PE стає переважним вибором для коротших установок, чутливих до вібрацій, особливо в багатодіапазонних системах, де досягнення наднизьких рівнів ПІМ абсолютно необхідне для належної роботи.

Критичний дизайн PIM: забезпечення цілісності сигналу в багатодіапазонних системах кабелів живлення 4G/5G

Виконання порогового значення PIM -165 дБc: найкращі практики щодо матеріалів, з'єднувачів та складання

Дуже важливо підтримувати рівень пасивних інтермодуляційних спотворень (PIM) нижче -165 дБс для досягнення високої спектральної ефективності в багатодіапазонних мережах 4G/5G. Якщо рівень PIM перевищує цю межу, ємність мережі зменшується приблизно на 20% у зонах із великою кількістю користувачів, оскільки небажані сигнали третього порядку починають заважати прийомним діапазонам. Найкращі фідерні системи вирішують цю проблему за допомогою трьох основних підходів. По-перше, використовуються провідники з безкисневої міді, що зменшує проблеми, пов’язані з нелінійним струмом. По-друге, застосовуються компресійні з’єднувачі замість паяних, оскільки маленькі зазори між паяними з’єднаннями можуть серйозно погіршувати показники PIM, забезпечуючи покращення приблизно на 30 дБс у більшості випадків. І, нарешті, правильний контроль моменту затягування під час складання (у межах ±10% від вказаного значення) допомагає запобігти виникненню спотворень через механічні напруження в точках з’єднання. Згідно з технічними вимогами 3GPP TR 38.811 до ВЧ-компонентів, інженери також мають звертати увагу на такі фактори, як спіральні гофровані структури та однорідні діелектричні матеріали. Ці параметри відіграють ключову роль у збереженні гарних характеристик PIM навіть за умов коливань температури чи одночасної роботи на декількох частотних діапазонах.

Реальні режими виходу з ладу PIM: корозія, розбіжність крутного моменту та спотворення, викликане мікрозазором

Польові випробування виявили три основні причини виникнення помилок PIM у активних системах живлення в різних розгортаннях. Найбільшу проблему створює атмосферна корозія, особливо коли хлориди спричиняють окиснення в точках з'єднання. Це формує нелінійні переходи, які можуть підвищити рівень спотворення сигналу до 15 дБц у районах поблизу морських узбереж або промислових об’єктів. Ще одна поширена проблема — неправильний момент затягування під час встановлення, що призводить до нестабільного опору контакту. У такому разі спостерігається витік ВЧ-сигналу та зниження швидкості передачі даних, що часто відповідає дивним показникам продуктивності мережі. Можливо, найскладнішою є проблема наявності крихітних зазорів (менше 0,1 мм) між провідниками та ізоляційними матеріалами або між контактами роз’ємів і їхніми гніздами. Ці малі простори діють подібно до небажаних діодів під впливом потужних ВЧ-сигналів, створюючи масові перешкоди внаслідок взаємної модуляції. Дані останнього дослідження Ericsson щодо надійності в польових умовах свідчать, що ці три проблеми разом відповідають за понад 20% втрат ємності, пов’язаних із PIM, у міських сотових вежах. Щоб протидіяти цим проблемам, оператори зазвичай використовують азотне підвищення тиску для зовнішніх з’єднувальних елементів, лазерну текстурування контактних поверхонь для поліпшення з’єднання та автоматичні контролери моменту затягування під час початкових процедур налаштування.

Альтернативи оптичного кабелю-фідера для щільних та перспективних розгортань

Гнучкі оптичні кабелі-фідери для мікро базових станцій у приміщеннях та компактних міських об’єктів

Мікро базові станції у приміщеннях, системи DAS та компактні міські малих соти всі стикаються з обмеженнями простору та продуктивності сигналу. Саме тут на допомогу приходять гнучкі оптичні кабелі-фідери (BIF), які вирішують багато проблем, притаманних традиційним коаксіальним рішенням. Технологія BIF дійсно зменшує мінімальний радіус вигину до приблизно 5 мм, що на 70% краще, ніж у звичайного одномодового волокна. Це суттєво полегшує монтаж обладнання в обмежених просторах, таких як шахти ліфтів, прокладання кабелів за стінами або навіть у завантажених офісних приміщеннях з великою кількістю меблів. І найкраща частина? Втрати сигналу залишаються значно нижчими за критичний поріг 0,1 дБ протягом усіх цих маневрів.

Основні переваги включають:

• Оптимізація простору : Ядра BIF 250 мкм дозволяють зменшити діаметр кабелю на 40 % порівняно зі стандартними конструкціями — це критично важливо для модернізації старих будівель
• Надійність : Зберігає загасання <0,5 дБ/км після понад 100 циклів щільного вигинання відповідно до протоколів випробувань ITU-T G.657.A1
• Відповідність безпековим нормам : Оболонка з матеріалу малої димоутворюваності без галогенів (LSZH) відповідає стандартам пожежної безпеки IEC 61034 та UL 1666 для внутрішнього використання

Кабелі живлення BIF працюють з вимірювальним поділом довжин хвиль (WDM) аж до 1625 нм, що означає, їх можна успішно використовувати в майбутніх системах фронтального з'єднання 5G-Advanced та навіть 6G. Кабелі виготовлені таким чином, щоб витримувати стискуючі зусилля понад 400 Н/см; відповідно до стандартів IEC 60794-1-2 E3, результати тестів показали їх ефективність у напружених міських районах із великим пішохідним рухом. Ці кабелі не утворюють мікротріщин при згинанні, що часто стає причиною несправностей, тому технікам потрібно виїжджати на ремонт приблизно на 35% рідше, ніж у разі з іншими варіантами. Крім того, вони легко та без зайвих складнощів підключаються до комбінованих мереж із мідних і світловодних ліній, які вже встановлені багатьма підприємствами та містами.

Поширені запитання

Які основні переваги використання коаксіальних кабелів живлення 7/8" і 1-1/4" у розгортанні мереж 4G/5G?

Основні переваги включають зниження втрат сигналу на 40% або більше, чудове екранування електромагнітних перешкод і здатність витримувати нагрівання від безперервних передач потужністю понад 100 ват.

Чим відрізняються діелектрики з суцільної міді та пінополіетилену за показниками продуктивності?

Діелектрики з суцільної міді забезпечують чудове послаблення сигналу, але можуть мати вищі рівні ПВП при механічних навантаженнях. Діелектрики з пінополіетилену мають нижчий рівень ПВП, але можуть страждати від проблем, пов’язаних із температурою та вологістю.

Що спричиняє відмови ПВП у фідерних системах?

Відмови ПВП часто виникають через атмосферну корозію, неправильний момент затягування під час встановлення та спотворення, спричинені мікрозазорами. Це призводить до збільшення спотворення сигналу та зниження ємності мережі.

Чому хтось може обрати малочутливі до вигину оптичні кабелі замість традиційних коаксіальних кабелів?

Малочутливі до вигину оптичні кабелі пропонують покращену гнучкість для тісних просторів, зберігають низькі втрати сигналу та відповідають стандартам пожежної безпеки, що робить їх надзвичайно придатними для внутрішніх розгортань.