EN
Frekvensafhængige tabmekanismer i 5G-koaksialkabels ydeevne
Hud-effekt og dielektriske tab i Sub-6 GHz og mmWave-båndene
Når man arbejder med højere frekvenser, kan koaksialkabler simpelthen ikke yde lige så godt på grund af, hvordan naturen virker. Hud-effekten presser RF-strømme ud mod lederens ydre dele, hvilket får dem til at opføre sig, som om de har en højere modstand. Kobber forværres hurtigt, når frekvenserne stiger, og dets ledningsevne falder cirka 40 %, når man går fra 3,5 GHz op til 28 GHz. Samtidig begynder materialerne inde i kablet at absorberer mere energi. Skum-polyethylen mister omkring 0,5 dB per meter ved 6 GHz, men skifter man til fluoridet ethylenpropylen, reduceres dette tab med cirka 30 % i disse udfordrende millimeterbølgeområder, da det spilder mindre energi. Alle disse samlede tab påvirker virkelig signalkvaliteten i store MIMO-systemer, især når præcisionen i stråleformning lider ved frekvenser over 24 GHz, hvor der næsten ikke er plads til fejl længere. Systemdesignere oplever ofte, at de kæmper mod krybende mindre sikkerhedsmarginer, mens frekvenserne fortsætter med at stige.
Valg af koaksialkabelkonstruktion, der definerer 5G-signalkvalitet
Ledernes renhed, skum-PE mod FEP-dielektrika og kompromisser ved afskærmningsarkitektur
Ydeevnen af koaksialkabler i 5G-systemer handler egentlig om tre primære konstruktionsfaktorer. Lad os starte med ledermaterialet. Kuldsefri kobber (OFC) foretrækkes, fordi det reducerer resistive tab. Det er særlig vigtigt ved millimeterbølgefrekvenser, da skineffekten presser strømmen ind i et tyndt lag tæt på overfladen. Dernæst har vi valget af dielektrisk materiale. Her er der kompromisser. Skum-polyethylen fungerer godt ved frekvenser under 6 GHz med lavere signaltab, men når man nærmer sig 28 GHz, bliver fluoridet ethylenpropylen (FEP) bedre, selvom det koster cirka 30 % mere ifølge RF Component Journal fra sidste år. Det tredje element er afskærmning. Flerelags konstruktioner som kombinationer af folie-vævet-folie rækker typisk over 95 % dækning, hvilket gør en stor forskel mod elektromagnetisk støj i tætte installationer. Tests i virkelige forhold viser, at kabler med FEP i stedet for PE oplever omkring 15 % mindre signaldeteriorering ved 24 GHz-frekvenser.
50 μ Impedanskonsistens og dens rolle i at minimere 5G-basestationsrefleksion
At opretholde en 50 ohm impedans inden for et snævert ±0,5 ohm interval er meget vigtigt for at reducere signalrefleksioner i disse 5G basestationsforbindelser. Også små uregelmæssigheder har betydning her. Når lederens størrelse ikke er ensartet, eller der er huller i dielektrisk materiale, stiger det såkaldte voltage standing wave ratio (VSWR). Og dette problem forværres, når signaler bevæger sig gennem alle disse antenneforsyninger i en matrix. Se på, hvad der sker, når VSWR når 1,5 til 1 ved frekvenser omkring 3,5 GHz. Ifølge nogle brancheopgørelser fra sidste år kan denne simple ubalance faktisk mindske den effektive udstrålede effekt med cirka 20 %. Det er betydeligt. Gode produktionsmetoder hjælper med at opretholde stabile impedansniveauer, selv når kabler bliver længere eller temperaturer ændrer sig. Dette resulterer i returbølgetab under -20 dB, hvilket gør stor forskel for signalkvalitet og strålejustering i de massive MIMO-opstilling, som moderne netværk stærkt afhænger af i dag.
Miljømæssige og installationsmæssige udfordringer for koaksialkablers pålidelighed i virkelige 5G-netværk
EMI-resistens: Afskærmningseffektivitet i tætte bymiljøer med 5G
Koaksialkabler har virkelig problemer med elektromagnetisk interferens i overfyldte byområder, hvor 5G-antenner er placeret lige ved siden af strømledninger og alle mulige former for industrielt udstyr. RF-felterne overlapper simpelthen overalt, hvilket forringer signalkvaliteten især kraftigt på fælles stolper til offentlig infrastruktur eller når flere kabler er samlet på tagene. Afskærmning fremstillet af både vundet kobber og aluminiumsfolie kan reducere denne interferens med omkring 40 til 60 decibel, hvilket hjælper med at opretholde de nødvendige signal-støj-forhold, vi har brug for til god ydelse. Når virksomheder undlader at benytte sådanne afskærmninger, bliver faldet i datagennemstrømning særlig mærkbart i områder med kraftig interferens, såsom travle togstationer eller inden for bymidters erhvervsområder, hvor dusinvis af signaler reflekteres rundt på én gang.
Fysiske nedbrydningsfaktorer: Fugt, UV-udsættelse, bukkevendingsradius og mekanisk spænding
Udendørs 5G-installationer udsætter koaksialkabler for flere miljøpåvirkninger, som fremskynder aldringen og nedsætter ydeevnen:
- Fugtighed : Fugttrængsel korroderer ledere og nedbryder dielektrisk isolation, hvilket øger attentuationen med op til 15 % (PTS, 2023); vejrfast kabelmuffe og hermetisk forseglede stik er obligatoriske i kystnære eller fugtige områder.
- UV-udsættelse: Ustabile polyethylen-mantler bliver sprøde og revner efter 2-3 års sollysudsættelse; UV-stabile materialer kan forlænge levetiden med cirka 70 %.
- Bukkevendingsradius: Stram bukning kan forårsage deformation af den dielektriske kerne, hvilket resulterer i lokal impedanstmismatch og mikrorefleksioner, hvilket især er skadeligt for millimeterbølgesignaler.
- Vibration og mekanisk spænding : Vindlast og spændingspåvirkning fra fastgørelse på stolper sliter stik over tid; aflastningsbeslag i rustfrit stål reducerer stikfejl med 34 % i områder med høj trafik.
Robuste installationspraksis – herunder overholdelse af minimale bueradier, anvendelse af UV-benævnte kanaler og korrekt aflastning af spændinger – er ikke valgfrie forbedringer, men grundlæggende krav for langvarig pålidelighed i virkelige 5G-netværk.
