EN
Mehanizmi gubitaka zavisni od frekvencije u performansama koaksijalnog kabla za 5G
Efekat kože i dielektrični gubici u sub-6 GHz i mmWave opsezima
Kada se radi na višim frekvencijama, koaksijalni kablovi jednostavno ne mogu ostvariti iste performanse zbog načina na koji priroda funkcioniše. Efekat kože gura RF struje prema spoljnjim dijelovima provodnika, zbog čega oni djeluju kao da imaju veću otpornost. Bakar brzo gubi svoja svojstva kako frekvencije rastu, smanjujući vodljivost za oko 40% pri prelasku sa 3,5 GHz do 28 GHz. U isto vrijeme, materijali unutar kabla počinju apsorbovati više energije. Pjenasti polietilen gubi oko 0,5 dB po metru na 6 GHz, ali prelazak na fluorirani etilen propilen smanjuje te gubitke za oko 30% u tim zahtjevnim milimetarskim talasnim opsezima, jer troši manje energije. Svi ovi kombinovani gubici značajno ometaju kvalitet signala u velikim MIMO sistemima, pogotovo smanjujući preciznost formiranja snopa iznad 24 GHz gdje skoro da i nema prostora za grešku. Dizajneri sistema često se suočavaju sa sve manjim sigurnosnim marginaima kako frekvencije nastavljaju da rastu.
Izbori konstrukcije koaksijalnog kabla koji definišu integritet signala 5G
Čistoća provodnika, pjenasti dielektrik od PE-a naspram FEP-a i kompromisi u arhitekturi ekraniranja
Performanse koaksijalnih kabela u 5G sistemima zapravo se svode na tri glavna faktora konstrukcije. Počnimo sa materijalom provodnika. Bezoksidna bakarna žica (OFC) je najčešći izbor jer smanjuje gubitke usljed otpornosti. Ovo je od velikog značaja na milimetarskim talasnim frekvencijama, budući da efekat kože potiskuje struju u samo tanki sloj blizu površine. Sljedeći faktor je izbor dielektričnog materijala. Postoje kompromisi. Pjenasti polietilen dobro funkcioniše na frekvencijama ispod 6 GHz sa nižim gubicima signala, ali kada se pređe na 28 GHz, fluorirani etilen propilen (FEP) postaje bolji, iako košta otprilike 30% više, prema časopisu RF Component Journal prošle godine. Treći element je opletanje. Višeslojne konstrukcije, kao što su kombinacije folija-pletenina-folija, obično postižu preko 95% pokrivenosti, što pravi veliku razliku u odnosu na elektromagnetske smetnje u guštenim instalacijama. Testovi u stvarnim uslovima pokazuju da kablovi koji koriste FEP umjesto PE imaju oko 15% manje degradacije signala na frekvencijama od 24 GHz.
konzistentnost impedanse od 50 μ i njena uloga u smanjenju refleksije na baznoj stanici 5G
Održavanje 50 oma impedanse unutar uskog opsega od +/- 0,5 oma zaista je važno kako bi se smanjili refleksiji signala u tim konekcijama 5G baznih stanica. Ovdje su i manji problemi značajni. Kada veličina provodnika nije konzistentna ili postoje praznine u dielektričnom materijalu, povećava se tzv. koeficijent stojnog vala napona, VSWR. A ovaj problem postaje još gore dok signali prolaze kroz sve te antenske priključke u nizu. Pogledajte šta se dešava kada VSWR dostigne vrijednost 1,5 prema 1 na frekvencijama oko 3,5 GHz. Prema nekim izvještajima iz industrije iz prošle godine, ovakav jednostavan neusklađenost može zapravo smanjiti efektivnu zračenu snagu za otprilike 20%. To je značajno. Dobre proizvodne prakse pomažu u održavanju stabilnih nivoa impedanse čak i kada se kableri produže ili se promijene temperature. To dovodi do povratnih gubitaka ispod -20 dB, što pravi veliku razliku u kvaliteti signala i poravnanju snopa u onim masivnim MIMO konfiguracijama na koje se moderne mreže danas toliko oslanjaju.
Izazovi u vezi sa okolinom i instalacijom koji utiču na pouzdanost koaksijalnih kablova u stvarnim 5G mrežama
Otpornost na EMI: Učinkovitost ekraniranja u gustim urbaničkim 5G sredinama
Koaksijalni kabli zaista imaju problema s elektromagnetskim smetnjama u guštnim gradskim područjima gdje su 5G antene smještene točno pored električnih vodova i razne industrijske opreme. RF polja se stalno preklapaju svuda, što značajno oštećuje kvalitetu signala, pogotovo na zajedničkim telekomunikacijskim stubovima ili kada su više kablova grupisani zajedno na krovovima. Ekraniranje izrađeno od pletenog bakra i aluminijske folije može smanjiti ovu smetnju za oko 40 do 60 decibela, što pomaže u održavanju važnih odnosa signal/šum potrebnih za dobar rad. Kada kompanije preskoče upotrebu ovih ekrana, pad u brzini prijenosa podataka postaje primjetan u područjima sa jakim smetnjama, kao što su prometne željezničke stanice ili poslovni centri u centrima gradova gdje se istovremeno odbijaju desetine signala.
Faktori fizičkog degradiranja: Vlažnost, UV izloženost, radijus savijanja i mehanički naponi
Vanjske instalacije 5G-a izlažu koaksijalne kabllove više okolišnih faktora koji ubrzavaju starenje i pogoršavaju performanse:
- Vlažnost : Prodiranje vlage korodira provodnike i degradira dielektričnu izolaciju, povećavajući slabljenje signala do 15% (PTS, 2023); vodootporna zaštitna obloga i hermetički zatvoreni spojevi su obavezni u priobalnim ili visokovlažnim područjima.
- UV izloženost: Nestabilne polietilenske omotače postat će krte i puknuti nakon 2-3 godine izloženosti sunčevoj svjetlosti; upotreba UV stabilnih materijala može produžiti njihov vijek trajanja otprilike 70%.
- Radijus savijanja: Preoštro savijanje može uzrokovati deformaciju dielektričnog jezgra, što rezultira lokalnim neusklađenjem impedanse i mikro refleksijama, što je posebno štetno po signale milimetarskog vala.
- Vibracije i mehanički naponi : Opterećenje vjetrom i zamor spojnica postavljenih na stubove tokom vremena; spojnice za razdvajanje od nerđajućeg čelika smanjuju stope otkazivanja spojnica za 34% u područjima sa intenzivnim saobraćajem.
Robusne prakse instalacije — uključujući poštovanje minimalnog radijusa savijanja, korištenje cijevi otpornih na UV zračenje i odgovarajuće rasterećenje napetosti — nisu fakultativna poboljšanja, već osnovni zahtjevi za dugoročnu pouzdanost u stvarnim 5G mrežama.
