EN
Mecanismos de perda dependentes da frecuencia no rendemento do cable coaxial en 5G
Efecto pelicular e perdas dieléctricas nas bandas Sub-6 GHz e mmWave
Cando se traballa a frecuencias máis altas, os cables coaxiais simplemente non poden funcionar tan ben debido ao funcionamento da natureza. O efecto pel exerce presión sobre as correntes de radiofrecuencia cara ás partes exteriores dos condutores, o que fai que actúen como se tivesen maior resistencia. O cobre empeora rapidamente cando suben as frecuencias, reducindo case un 40 % a súa conductividade ao pasar de 3,5 GHz ata 28 GHz. Ao mesmo tempo, os materiais do interior do cable comezan a absorber máis enerxía. O polietileno en espuma perde arredor de 0,5 dB por metro a 6 GHz, pero cambiar ao politetrafluoroetileno reduce esa perda nun 30 % aproximadamente nas complicadas bandas de ondas milimétricas, xa que desperdicia menos enerxía. Todas estas perdas combinadas afectan moito á calidade do sinal nos grandes sistemas MIMO, especialmente ao precisión da formación de feixes por encima de 24 GHz, onde case xa non hai marxe para erros. Os deseñadores de sistemas adoitan verse obrigados a loitar contra márgenes de seguridade cada vez máis pequenos a medida que as frecuencias seguen aumentando.
Opcións de construción de cables coaxiais que definen a integridade do sinal 5G
Pureza do condutor, dieléctricos en espuma de PE fronte a FEP e compensacións na arquitectura de apantallamento
O rendemento dos cables coaxiais nos sistemas 5G depende realmente de tres factores principais de construción. Empecemos co material do condutor. Prefírese o cobre sen osíxeno (OFC) porque reduce as perdas resistivas. Isto é moi importante nas frecuencias de onda milimétrica, xa que o efecto pel exerce presión sobre a corrente para que pase por unha fina capa preto da superficie. A continuación temos a selección do material dieléctrico. Hai compensacións aquí. O polietileno espumoso funciona ben para frecuencias inferiores a 6 GHz con menores perdas de sinal, pero cando se alcanzan os 28 GHz, o propileno fluorado etileno (FEP) vólvese mellor a pesar de custar aproximadamente un 30% máis segundo o RF Component Journal do ano pasado. O terceiro elemento é o apantallamento. Os deseños multicapa como combinacións de foil-trenza-foil alcanzan xeralmente máis do 95% de cobertura, o que supón unha gran diferenza contra as interferencias electromagnéticas en instalacións saturadas. As probas en condicións reais amosan que os cables que usan FEP no canto de PE sufren arredor dun 15% menos de degradación do sinal a frecuencias de 24 GHz.
consistencia da impedancia de 50 μ e o seu papel na minimización do reflexo nas estacións base 5G
Manter unha impedancia de 50 ohm dentro dun rango estreito de +/- 0,5 ohm é moi importante para reducir as reflexións do sinal nas conexións das estacións base 5G. Aquí tamén importan os problemas pequenos. Cando o tamaño do conductor non é constante ou hai espazos no material dieléctrico, aumenta algo chamado razón de onda estacionaria de tensión ou VSWR. E este problema empeora cando os sinais viaxan a través de todas as alimentacións de antena nunha matriz. Mire o que ocorre cando o VSWR alcanza 1,5 a 1 a frecuencias de arredor de 3,5 GHz. Segundo algúns informes do sector do ano pasado, este simple desaxuste pode reducir a potencia radiada efectiva en aproximadamente un 20%. Isto é significativo. Boas prácticas de fabricación axudan a manter niveis constantes de impedancia incluso cando os cables son máis longos ou cambian as temperaturas. Isto leva a perdas de retorno por debaixo de -20 dB, o que supón unha gran diferenza na calidade do sinal e no alixamento do feixe nos conxuntos masivos MIMO dos que dependen tan fortemente as redes modernas hoxe en día.
Desafíos ambientais e de instalación para a confiabilidade dos cables coaxiais en redes 5G do mundo real
Resiliencia ao EMI: eficacia do apantallamento en entornos urbanos densos 5G
Os cables coaxiais teñen moitas dificultades coa interferencia electromagnética en zonas urbanas saturadas onde as antenas 5G están xusto ao lado das liñas eléctricas e todo tipo de maquinaria industrial. Os campos de radiofrecuencia están constantemente solapándose en todos os lugares, o que deteriora especialmente a calidade do sinal en postes de servizos compartidos ou cando múltiples cables están agrupados nas azoteas. Un apantallamento composto por cobre trenzado e foil de aluminio pode reducir esta interferencia entre 40 e 60 decibelios, o que axuda a manter as relacións sinal-ruido tan importantes para un bo rendemento. Cando as empresas omiten estes apantallamentos, a caída no débito de datos é moi notable en zonas con forte interferencia, como estacións de tren movementadas ou áreas comerciais do centro da cidade onde docenas de sinais rebotan ao mesmo tempo.
Factores de Deterioro Físico: Humidade, Expoñición UV, Raio de Curvatura e Esforzo Mecánico
As instalacións exteriores de 5G expoñen os cables coaxiais a múltiples factores ambientais que aceleran o envellecemento e reducen o rendemento:
- Humidade : A infiltración de humidade corroe os condutores e degrada o illamento dieléctrico, aumentando a atenuación ata un 15 % (PTS, 2023); son obrigatorios revestimentos resistentes ás inclemencias e conectores sellados herméticamente nas zonas costeiras ou de alta humidade.
- Expoñición UV: As cobertas de polietileno inestables volvense fráxiles e fissuran tras 2-3 anos de exposición ao sol; os compostos estables á luz UV poden prolongar a súa vida útil aproximadamente un 70 %.
- Raio de curvatura: Unha curvatura moi pechada pode provocar deformación do núcleo dieléctrico, orixinando un desaxuste local de impedancia e microreflexións, o que resulta especialmente perxudicial para as sinaturas de onda milimétrica.
- Vibración e Esforzo Mecánico : Cargas de vento e conectores de fatiga por tensión montados en postes ao longo do tempo; as protecións contra a tensión de acero inoxidable reducen as taxas de fallo dos conectores nun 34% nas áreas de alto tráfico.
As prácticas robustas de instalación —incluída a adhesión aos radios mínimos de curvatura, o uso de conduccións con clasificación UV e unha correcta xestión da tensión— non son melloras opcionais senón requisitos fundamentais para a fiabilidade a longo prazo nas redes 5G do mundo real.
