EN
Загуби, зависими от честотата, при работа на коаксиален кабел за 5G
Ефект на повърхностния слой и диелектрични загуби в под-6 GHz и mmWave диапазони
При работа на по-високи честоти коаксиалните кабели просто не могат да осигурят същата производителност поради начинът, по който действа природата. Ефектът на повърхността изтласква ВЧ токовете към външните части на проводниците, което ги кара да се държат така, сякаш имат по-голямо съпротивление. Медта бързо губи качествата си с нарастването на честотите, като загубата в проводимостта е около 40%, когато се премине от 3,5 GHz до 28 GHz. В същото време материалите вътре в кабела започват да абсорбират повече енергия. Пянестият полиетилен губи около 0,5 dB на метър при 6 GHz, но използването на флуориран етилен пропилен намалява тези загуби с около 30% в трудните милиметрови вълнови диапазони, тъй като прахосва по-малко енергия. Всички тези комбинирани загуби сериозно влошават качеството на сигнала в големите MIMO системи, особено намалявайки точността на формиране на лъч след 24 GHz, където вече почти няма място за грешки. Проектиращите системи често се оказват в положението да се борят с намаляващи резерви на безопасност, докато честотите продължават да нарастват.
Избор на конструкция на коаксиален кабел, който определя цялостността на сигнала при 5G
Чистота на проводника, изолатори от пяна ПЕ срещу ФЕП и компромиси в архитектурата на екранирането
Производителността на коаксиалните кабели в 5G системите всъщност зависи от три основни фактора, свързани с конструкцията. Нека започнем с материала на проводника. Безкислородната мед (OFC) е предпочитан избор, тъй като намалява загубите от съпротивление. Това има голямо значение при милиметровите вълни, тъй като повърхностният ефект изтласква тока само в тънък слой близо до повърхността. Следващият аспект е изборът на диелектричния материал. Тук има компромиси. Пяна от полиетилен работи добре при честоти под 6 GHz с по-ниски загуби на сигнала, но когато се достигне до 28 GHz, флуориран етилен пропилен (FEP) става по-добър вариант, въпреки че струва около 30% повече според RF Component Journal от миналата година. Третият елемент е екранирането. Многослойните конструкции, като комбинации от фолио-плетене-фолио, обикновено осигуряват над 95% покритие, което прави голяма разлика при електромагнитни смущения в плътни инсталации. Тестове в реални условия показват, че кабелите, използващи FEP вместо PE, изпитват около 15% по-малко деградация на сигнала при честоти от 24 GHz.
съгласуваност на импеданса 50 μ и неговата роля за минимизиране на отражението в базовите станции на 5G
Запазването на 50 ома импеданс в много тесен диапазон от ±0,5 ома е наистина важно за намаляване на сигналните отражения в тези връзки на 5G базови станции. Важни са и малките несъответствия. Когато размерът на проводника не е постоянен или има прекъсвания в диелектричния материал, това увеличава така нареченото отношение на стояща вълна по напрежение (VSWR). И този проблем се влошава, когато сигналите пътуват през всички тези антенни фидери в масив. Вижте какво се случва, когато VSWR достигне 1,5 към 1 при честоти около 3,5 GHz. Според някои отраслови доклади от миналата година, това просто несъответствие може да намали ефективната излъчвана мощност с около 20%. Това е значително. Добрите производствени практики помагат да се поддържат постоянни нива на импеданс, дори когато кабелите са по-дълги или температурите се променят. Това води до загуби при отразяване под -20 dB, което прави голяма разлика за качеството на сигнала и подравняването на лъча в онези масивни MIMO конфигурации, от които модерните мрежи се ползват толкова силно днес.
Екологични и инсталационни предизвикателства за надеждността на коаксиалните кабели в реални 5G мрежи
Устойчивост към ЕМИ: Ефективност на екранирането в гъсто урбанизирани 5G среди
Коаксиалните кабели наистина имат затруднения с електромагнитните смущения в натоварени градски райони, където 5G антените са разположени точно до електрически линии и различни видове промишлена техника. РЧ полетата постоянно се припокриват навсякъде, което сериозно влошава качеството на сигнала, особено при споделени стълбове за комунални услуги или когато множество кабели са групирани заедно на покриви. Екранирането, изработено от преплетен мед и алуминиева фолиа, може да намали тези смущения с около 40 до 60 децибела, което помага за запазване на важните съотношения сигнал-шум, необходими за добро представяне. Когато компаниите пропускат тези екрани, намалението на скоростта на предаване на данни става много забележимо в места със силни смущения, като натоварени железопътни гари или централни бизнес райони, където дузини сигнали се отразяват едновременно.
Фактори за физическо деградиране: влажност, UV излагане, радиус на огъване и механични натоварвания
Външните 5G инсталации подлагат коаксиалните кабели на множество околните фактори, които ускоряват стареенето и влошават производителността:
- Влажност : Навлизането на влага причинява корозия на проводниците и влошава диелектричната изолация, като увеличава затихването до 15% (PTS, 2023 г.); водонепропускливи обвивки и херметично запечатани съединители са задължителни в крайбрежни или високовлажни райони.
- UV излагане: Нестабилните полиетиленови обвивки стават крехки и се напукват след 2-3 години слънчево излагане; използването на UV-стабилни съставки може да удължи живота им с около 70%.
- Радиус на огъване: Тясно огъване може да деформира диелектричното ядро, което води до локално несъответствие на импеданса и микрорефлексии, особено разрушителни за милиметровите вълни.
- Вибрация и механично напрежение : Натоварване от вятъра и умора от натягане при монтаж на стълбове по времето разрушават съединителите; използването на армировани стоманени предпазни елементи намалява честотата на повреди на съединителите с 34% в зони с интензивен трафик.
Надеждните методи за инсталиране — включително спазване на минимални радиуси на огъване, използване на кабелни тръби с устойчивост към UV лъчи и правилно разтоварване от натоварване — не са по избор подобрения, а основни изисквания за дългосрочна надеждност в реални 5G мрежи.
