Blog

Tìm Hiểu Về Cáp Feeder RF: Các Chức Năng Chính và Các Loại

Cáp Feeder RF Là Gì và Chúng Hoạt Động Như Thế Nào Trong Mạng Di Động?

Các cáp feeder RF truyền các tín hiệu tần số vô tuyến qua lại giữa những bộ phận quan trọng trong mạng di động như ăng-ten và các đơn vị băng tần cơ sở. Hầu hết thiết kế cáp đồng trục gồm bốn phần chính bên trong - bắt đầu bằng một sợi dây đồng ở trung tâm, sau đó được bao bọc bởi vật liệu điện môi có tác dụng cách điện. Phía ngoài lớp này là lớp chắn kim loại nhằm ngăn chặn nhiễu không mong muốn, tất cả được bảo vệ bởi lớp vỏ bọc bên ngoài chống hư hại vật lý. Phần chắn này khá quan trọng vì nó ngăn tiếng ồn điện từ làm ảnh hưởng đến tín hiệu, trong khi lớp điện môi giúp duy trì hoạt động ổn định bằng cách đảm bảo các đặc tính điện phù hợp. Khi nói cụ thể về 5G, những cáp tổn hao thấp này trở nên hoàn toàn cần thiết vì chúng phải xử lý các sóng milimet tần số siêu cao mà không bị suy hao quá nhiều cường độ tín hiệu trong quá trình truyền dẫn.

Các loại cáp đồng trục phổ biến: Dòng RG so với dòng LMR

Các nhà khai thác viễn thông chủ yếu triển khai hai loại cáp feeder đồng trục:

Loạt	Su suy giảm (dB/100ft @ 2GHz)	Trường hợp sử dụng
Rg	6.8–9.1	Các kết nối trong nhà cự ly ngắn
LMR	2.2–3.7	Triển khai ngoài trời với tổn hao thấp

Cáp LMR có tổn hao tín hiệu thấp hơn khoảng 23% ở tần số cao so với các loại cáp RG tiêu chuẩn, do đó phù hợp hơn cho các trạm macro 5G yêu cầu đường truyền cáp dài trên 100 feet.

Giải thích trở kháng: 50 Ohm so với 75 Ohm trong các ứng dụng viễn thông

Khi có sự không phù hợp trở kháng trong hệ thống, tín hiệu sẽ bị phản xạ ngược lại thay vì truyền đi đúng cách, điều này làm ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của mạng. Hầu hết những người làm việc trong lĩnh vực truyền hình phát sóng vẫn sử dụng cáp 75 ohm vì loại này hoạt động tốt cho ứng dụng đó. Tuy nhiên, khi nói đến trạm thu phát di động và các cơ sở hạ tầng không dây khác, gần như tất cả mọi người hiện nay đều ưa chuộng cáp 50 ohm. Loại cáp này có thể xử lý công suất cao hơn nhiều so với loại 75 ohm, đôi khi lên tới 5 kilowatt, đồng thời suy hao tín hiệu ít hơn dọc đường truyền. Theo một báo cáo ngành công nghiệp mới nhất từ đầu năm 2024, khoảng 9 trong số 10 công ty viễn thông lắp đặt cáp 50 ohm giữa các ăng-ten và các đơn vị radio từ xa (RRU). Sở thích này là hợp lý xét theo yêu cầu của các mạng tế bào hiện đại.

Tối thiểu hóa suy hao tín hiệu: Chiều dài cáp, độ dày và tổn thất tần số

Cách tổn thất tín hiệu tăng theo khoảng cách và tần số

Khi tín hiệu truyền đi xa hơn và hoạt động ở tần số cao hơn, chúng sẽ tự nhiên bị suy hao. Mức độ suy giảm thường nằm trong khoảng từ 0,2 đến 1,5 dB trên mỗi 100 feet cáp, mặc dù mức này thay đổi tùy theo loại cáp và dải tần số mà nó đang hoạt động. Ví dụ, ở tần số 900 MHz, các loại cáp đồng trục thông thường sẽ bị suy hao khoảng 11 dB sau chỉ 100 feet, trong khi những loại cáp mới cao cấp, ít tổn hao hơn lại giảm mức suy hao xuống còn khoảng 8 dB. Tình hình trở nên tồi tệ hơn khi chuyển sang tần số cao hơn. Hãy so sánh 5G hoạt động ở dải tần 3,5 GHz với các tín hiệu 4G cũ hơn dưới 2 GHz, công nghệ mới phải chịu tổn hao tín hiệu gần gấp 2,5 lần. Thực tế có hai cách khác nhau mà các tổn thất này biểu hiện. Khi nói về chiều dài cáp, tín hiệu suy yếu một cách trực tiếp tương ứng với khoảng cách truyền dẫn. Nhưng tần số lại hoạt động khác — không chỉ xấu hơn một chút, mà mức độ suy hao tăng lên theo cấp số mũ khi tần số càng cao. Vì vậy, nếu ai đó cố gắng kéo dài gấp đôi chiều dài cáp, họ cũng sẽ làm tăng gấp đôi mức độ suy hao tín hiệu. Và đừng nghĩ đến việc kéo dài thêm nữa nếu không muốn gặp phải những vấn đề nghiêm trọng về tín hiệu.

Cân bằng Đường kính Cáp và Độ suy hao để Đạt Hiệu suất Tối ưu

Cáp có đường kính lớn hơn sẽ giảm suy hao nhưng làm tăng độ cứng và chi phí. Ví dụ, một cáp 0,5 inch giảm tổn thất tín hiệu 40% so với phiên bản 0,25 inch ở tần số 3 GHz. Tuy nhiên, cáp dày hơn khó đi dây trong không gian chật hẹp. Các kỹ thuật viên thường đánh giá các yếu tố đánh đổi này dựa trên các tiêu chí sau:

Đường kính (inch)	Đánh giá Độ linh hoạt	Suy hao tại 3 GHz (dB/100ft)
0.25	Cao	6.8
0.5	Trung bình	4.1
0.75	Thấp	2.9

Đặc tính Tổn thất Phụ thuộc Tần số trong Dải tần 4G và 5G

Cơ sở hạ tầng mạng ngày nay cần xử lý các tín hiệu trong dải tần số rộng, từ 600 MHz lên đến 40 GHz. Công nghệ 4G LTE cũ hoạt động trong khoảng 700 đến 2600 MHz thường gặp hiện tượng suy hao tín hiệu khoảng 3 đến 8 dB trên mỗi 100 feet khi sử dụng cáp thông thường. Việc này trở nên phức tạp hơn khi xét đến các công nghệ mới. Dải tần trung bình 5G ở 3,5 GHz phải chịu mức tổn thất nghiêm trọng hơn nhiều, đôi khi đạt tới 12 dB trên cùng khoảng cách. Và còn có các sóng milimet tần số cao trong khoảng 24 đến 40 GHz, đòi hỏi phải sử dụng cáp siêu ít tổn thất đặc biệt chỉ để duy trì cường độ tín hiệu trên mức giảm nguy hiểm 15 dB. Những khác biệt này rất quan trọng đối với các quyết định triển khai thực tế.

Các phương pháp tốt nhất để giảm suy hao tín hiệu trong đường truyền cấp nguồn

1. Tối thiểu hóa chiều dài cáp : Giảm chiều dài 50 feet có thể cắt giảm tổn thất tín hiệu từ 30–55%, tùy thuộc vào tần số
2. Sử dụng cáp đã được kết nối sẵn : Các bộ phận lắp ráp hoàn thiện tại nhà máy giảm thiểu rủi ro về Cộng hưởng Bội tần Bị động (PIM) trong quá trình lắp đặt thực địa
3. Tránh các chỗ uốn cong sắc nét : Giữ bán kính uốn bằng hoặc lớn hơn 10 lần đường kính cáp để ngăn chặn sự gián đoạn trở kháng
4. Chọn vật liệu tổn hao thấp : Lõi điện môi dạng xốp mang lại hiệu suất tần số cao tốt hơn 18–22% so với polyethylene đặc

Bằng cách đồng bộ hóa thông số kỹ thuật của cáp với khoảng cách triển khai, tần số và điều kiện môi trường, các nhà vận hành có thể giảm đến 67% thời gian ngừng hoạt động liên quan đến suy hao, đồng thời duy trì tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) ở mức cao hơn ngưỡng vận hành

Đảm bảo Tính tương thích về Tần số và Băng thông cho các Mạng hiện đại

Hỗ trợ 4G LTE và 5G NR: Yêu cầu Dải tần số

Các mạng truyền thông hiện nay cần những cáp trung tâm có khả năng xử lý cả dải tần 4G LTE từ 700 đến 2600 MHz lẫn các tín hiệu 5G NR mới hơn lên tới tận 7,125 GHz. Khi xem xét các phần khác nhau của phổ tần số, dải Sub-6 GHz vẫn giữ vai trò rất quan trọng trong việc đạt được điểm cân bằng lý tưởng giữa vùng phủ sóng tốt và dung lượng dữ liệu đủ lớn. Bên cạnh đó còn có các tần số sóng milimet trong khoảng từ 24 đến 47 GHz, đòi hỏi loại cáp đặc biệt với mức tổn hao tín hiệu gần như tối thiểu vì chúng hoạt động hiệu quả nhất ở khoảng cách ngắn nhưng mang lại tiềm năng băng thông khổng lồ. Đối với các nhà khai thác mạng đang cố gắng theo kịp nhu cầu thay đổi, việc sở hữu những cáp hỗ trợ nhiều dải tần là hợp lý, vì điều này cho phép họ khai thác tối đa các tài nguyên phổ tần sẵn có khi cơ sở hạ tầng tiếp tục phát triển theo thời gian.

Nhu cầu băng thông trong viễn thông tốc độ cao

các kênh 5G yêu cầu băng thông từ 100–400 MHz mỗi nhà cung cấp, vượt xa giới hạn 20 MHz của LTE. Để duy trì độ trung thực tín hiệu, cáp feeder nên duy trì tỷ lệ VSWR dưới 1,5:1, giảm thiểu các phản xạ có thể làm gián đoạn việc truyền phát video 4K và luồng dữ liệu IoT lớn.

Cân bằng giữa hỗ trợ mạng cũ và hiệu suất chuẩn bị cho tương lai

Các nhà khai thác phải duy trì khả năng tương thích với các dịch vụ 3G và 4G hiện có trong khi chuẩn bị cho 5G-Advanced, vốn hướng tới tốc độ đỉnh lên đến 10 Gbps. Các cáp ổn định pha với đặc tính điện môi đồng nhất đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường tần số hỗn hợp, giảm méo pha trong các ứng dụng MIMO và định hướng chùm tia.

Đánh giá cáp feeder đa dải tần để tăng tính linh hoạt mạng

Các cáp feeder hai dải tần và ba dải tần có thể giảm chi phí cơ sở hạ tầng tới 30% ở các khu vực chuyển tiếp giữa vùng nông thôn và thành thị. Các thiết kế tối ưu hỗ trợ truyền đồng thời ở tần số 600 MHz (LTE) và 3,5 GHz (5G), với suy hao không lớn hơn 0,3 dB/m ở nhiệt độ 40°C, đảm bảo hoạt động hiệu quả dưới tải nhiệt thực tế.

Duy trì Độ toàn vẹn Tín hiệu: Hiệu suất PIM và Các yếu tố Lắp đặt

Hiểu về Hiện tượng Khuếch đại Cộng hưởng Bậc cao (PIM) trong Hệ thống Điện thoại Di động

Tạp âm bậc ba thụ động, hay còn gọi tắt là PIM, xảy ra khi các điểm phi tuyến trong các thành phần thụ động bắt đầu tạo ra những tín hiệu hài khó chịu mà không ai mong muốn. Chúng ta đang thấy vấn đề này trở nên nghiêm trọng hơn trên các mạng 5G gần đây. Việc chuyển sang tần số cao hơn khoảng 3,5 GHz thực tế còn làm tình hình tệ hơn, gây ra mức méo tín hiệu tăng thêm khoảng 15 đến 20 phần trăm so với công nghệ 4G cũ. Kỹ sư tại hiện trường thường gặp phải một số nguyên nhân phổ biến khi xử lý sự cố PIM. Các đầu nối bị ăn mòn là một trong những nguyên nhân chính, cùng với các mối nối lỏng lẻo mà không ai bother siết chặt đúng cách sau khi lắp đặt. Và đừng quên các cụm cáp không tương thích tốt với nhau. Tất cả những vấn đề nhỏ này tạo ra nhiễu, làm suy giảm hiệu suất mạng và giảm dung lượng tổng thể theo thời gian.

Cách PIM ảnh hưởng đến dung lượng mạng và chất lượng cuộc gọi

Nghiên cứu được thực hiện trong các điều kiện thực tế suốt năm 2023 cho thấy khi xảy ra nhiễu phối hợp thụ động (PIM), dung lượng mạng có thể giảm tới 40% tại các trạm thu phát ở khu đô thị đông đúc vào giờ cao điểm. Khi nhiều nhà cung cấp hoạt động trong không gian chật hẹp, các vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng hơn, dẫn đến tình trạng mất kết nối cuộc gọi và tốc độ internet chậm đáng kể đối với người dùng. Các nhà khai thác mạng sử dụng cáp feeder mà mức đo PIM vượt quá -140 dBc thường ghi nhận khoảng 30% tăng thêm về số lượng phiếu hỗ trợ khách hàng phàn nàn về chất lượng âm thanh kém trong cuộc gọi và kết nối không ổn định. Đây không chỉ là vấn đề trừu tượng đối với kỹ sư mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm người dùng cuối tại các khu vực dân cư đông đúc.

Lựa chọn và Lắp đặt Cáp Feeder Low-PIM cho Môi trường Dày đặc

Cáp feeder Low-PIM với đầu nối mạ bạc giúp giảm nhiễu phối hợp tới 85% so với các giao diện nhôm tiêu chuẩn. Các biện pháp lắp đặt quan trọng bao gồm:

• Siết theo mô-men xoắn (25–30 N·m đối với đầu nối loại N)
• Tránh uốn cong với bán kính nhỏ hơn 10 lần đường kính cáp
• Bôi keo chống oxy hóa lên các điểm đấu cuối ngoài trời

Trong triển khai mạng 5G sóng milimet, các cáp có xếp hạng PIM ≤ -155 dBc cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu 12 dB, mở rộng bán kính phủ sóng hiệu quả thêm 18%. Việc kiểm tra PIM định kỳ mỗi 6–12 tháng giúp duy trì tuân thủ tiêu chuẩn 3GPP TS 37.145 về kiểm soát nhiễu.

Độ bền Môi trường và Độ tin cậy Dài hạn của Cáp Feeder

Thách thức Lắp đặt Ngoài trời: Tia UV, Độ ẩm và Biến động Nhiệt độ Cực đoan

Các cáp feeder được lắp đặt ngoài trời phải đối mặt với mọi loại điều kiện khắc nghiệt. Việc tiếp xúc kéo dài với ánh sáng UV là một vấn đề lớn, thường khiến lớp vỏ polyethylene bị suy giảm khoảng 40 phần trăm chỉ trong vòng năm năm. Ngoài ra còn có sự thay đổi nhiệt độ cực đoan từ -40 độ C lên đến 85 độ C, cùng với những cơn mưa lớn đôi khi vượt quá 100 milimét mỗi giờ có thể làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến các mối nối kín kém trên cáp. Khi được đặt dọc theo các khu vực ven biển, tình hình còn trở nên tồi tệ hơn do sương muối gây ra hiện tượng ăn mòn. Các đầu nối bắt đầu hỏng nhanh hơn và tín hiệu suy giảm đáng kể nếu không được bảo vệ đúng cách khỏi môi trường biển này.

Các Tính Năng Bảo Vệ Chính: Chống Tia UV, Chặn Nước và Ổn Định Nhiệt

Để chịu được điều kiện khắc nghiệt, các cáp feeder hiện đại được tích hợp:

• Lớp vỏ chống tia UV (được kiểm tra theo tiêu chuẩn UL 1581 MW 1100) duy trì ≥90% độ bền kéo sau 3.000 giờ tiếp xúc
• Bảo vệ nước ba lớp kết hợp công nghệ lõi khô với lớp bảo vệ bằng nhôm hàn kín để ngăn ngừa sự xâm nhập của độ ẩm
• Chất điện môi ổn định về nhiệt duy trì VSWR <1,3:1 trong dải nhiệt độ từ -55°C đến +125°C

Các tính năng này đảm bảo hiệu suất điện ổn định bất chấp điều kiện môi trường thay đổi.

Tiêu chuẩn ngành cho cáp cấp điện bền, đạt tiêu chuẩn sử dụng ngoài trời

Tuân thủ Telcordia GR-13-CORE đảm bảo tuổi thọ tối thiểu 20 năm trong các môi trường ngoài trời khắc nghiệt. Các chứng nhận quan trọng bao gồm:

Tiêu chuẩn	Yêu cầu chính	Liên quan đến cáp
IEC 60754-1	Phát thải khói không chứa halogen	Lắp đặt an toàn trong hầm/tầng hầm
EN 50288-7-1	Khả năng chống tia UV/chống thời tiết	Tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời
ETSI EN 302 066	Bảo vệ ngâm nước IP68	Các trạm tế bào dễ bị ngập lụt

Cáp cấp RF Câu hỏi thường gặp

Cáp cấp RF được sử dụng để làm gì?

Cáp cấp RF được dùng để truyền tín hiệu tần số vô tuyến giữa các thành phần chính như ăng-ten và các đơn vị băng tần cơ sở trong mạng di động.

Loại cáp đồng trục nào thường được sử dụng trong viễn thông?

Các nhà khai thác viễn thông chủ yếu sử dụng cáp đồng trục RG và LMR, trong đó cáp LMR có mức tổn hao tín hiệu thấp hơn ở tần số cao.

Tại sao các công ty viễn thông ưa chuộng cáp 50 Ohm?

cáp 50 Ohm được ưa chuộng vì chúng xử lý công suất lớn hơn một cách hiệu quả với tổn thất tín hiệu thấp hơn so với cáp 75 Ohm.

Đường kính cáp ảnh hưởng như thế nào đến suy hao tín hiệu?

Cáp có đường kính lớn hơn sẽ giảm suy hao tín hiệu nhưng lại làm tăng độ cứng và chi phí, đòi hỏi phải đánh giá cẩn thận các yếu tố ưu nhược điểm.

Làm thế nào để giảm thiểu sự suy giảm tín hiệu trong các tuyến cáp cấp nguồn?

Suy giảm tín hiệu có thể được giảm thiểu bằng cách rút ngắn chiều dài cáp, sử dụng cáp đã được gắn đầu nối sẵn, tránh các chỗ uốn cong sắc nét và lựa chọn vật liệu ít tổn hao.

Cáp cấp nguồn ngoài trời phải đối mặt với những thách thức môi trường nào?

Cáp cấp nguồn ngoài trời phải đối mặt với các thách thức như tiếp xúc với tia cực tím, độ ẩm, nhiệt độ khắc nghiệt và hiện tượng ăn mòn trong môi trường biển.