5G में समाक्षीय केबल विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले कौन से कारक हैं?

5G समाक्षीय केबल प्रदर्शन में आवृत्ति-निर्भर हानि तंत्र

उप-6 गीगाहर्ट्ज़ और mmWave बैंड में त्वचा प्रभाव और परावैद्युत हानि

उच्च आवृत्तियों पर काम करते समय, प्रकृति के कार्य करने के तरीके के कारण समाक्षीय केबल उतना अच्छा प्रदर्शन नहीं कर पाती हैं। त्वचा प्रभाव आरएफ धाराओं को चालकों के बाहरी हिस्सों की ओर धकेलता है, जिससे वे ऐसा व्यवहार करते हैं मानो उनका प्रतिरोध अधिक हो। तांबा आवृत्ति बढ़ने के साथ तेजी से खराब हो जाता है, 3.5 गीगाहर्ट्ज़ से 28 गीगाहर्ट्ज़ तक जाने पर इसकी चालकता में लगभग 40% की गिरावट आती है। इसी समय, केबल के भीतर के सामग्री ऊर्जा का अधिक अवशोषण करने लगते हैं। फोम पॉलीएथिलीन 6 गीगाहर्ट्ज़ पर प्रति मीटर लगभग 0.5 डीबी ऊर्जा खो देता है, लेकिन फ्लोरिनीकृत एथिलीन प्रोपिलीन में बदलने से उस हानि में लगभग 30% की कमी आती है, क्योंकि यह ऊर्जा की बर्बादी कम करता है। ये सभी संयुक्त हानियाँ बड़े MIMO प्रणालियों में सिग्नल की गुणवत्ता को वास्तव में प्रभावित करती हैं, विशेष रूप से 24 गीगाहर्ट्ज़ के बाद बीमफॉर्मिंग की परिशुद्धता को नुकसान पहुँचाती हैं, जहाँ अब त्रुटि के लिए लगभग कोई स्थान नहीं बचा होता। प्रणाली डिजाइनर अक्सर आवृत्तियों के लगातार बढ़ने के साथ सुरक्षा की घटती हुई सीमाओं के खिलाफ लड़ते हुए पाए जाते हैं।

5G सिग्नल इंटेग्रिटी को परिभाषित करने वाले समाक्षीय केबल निर्माण विकल्प

चालक शुद्धता, फोम PE बनाम FEP परावैद्युत और शील्डिंग आर्किटेक्चर में व्यापार-ऑफ

5G सिस्टम में कोएक्सियल केबल्स का प्रदर्शन वास्तव में तीन मुख्य निर्माण कारकों पर निर्भर करता है। आइए चालक सामग्री से शुरू करें। ऑक्सीजन-मुक्त तांबा (OFC) को वरीयता दी जाती है क्योंकि यह प्रतिरोधक हानि को कम कर देता है। यह मिलीमीटर तरंग आवृत्तियों पर बहुत महत्वपूर्ण होता है, क्योंकि स्किन प्रभाव धारा को सतह के निकट केवल एक पतली परत में धकेल देता है। अगला है परावैद्युत सामग्री का चयन। यहाँ कुछ व्यापार-आहुतियाँ हैं। 6 गीगाहर्ट्ज़ से कम आवृत्तियों के लिए फोम पॉलीएथिलीन कम संकेत हानि के साथ अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन जब 28 गीगाहर्ट्ज़ की ओर बढ़ते हैं, तो फ्लोरिनेटेड एथिलीन प्रोपिलीन (FEP) पिछले वर्ष RF कॉम्पोनेंट जर्नल के अनुसार लगभग 30% अधिक लागत होने के बावजूद बेहतर हो जाता है। तीसरा तत्व है शील्डिंग। फॉयल-ब्रेड-फॉयल जैसे बहु-परत डिज़ाइन आमतौर पर 95% से अधिक कवरेज तक पहुँच जाते हैं, जो भीड़-भाड़ वाली स्थापनाओं में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के खिलाफ बड़ा अंतर बनाता है। वास्तविक परिस्थितियों में परीक्षणों से पता चलता है कि PE के बजाय FEP का उपयोग करने वाले केबल्स 24 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर लगभग 15% कम संकेत गिरावट का अनुभव करते हैं।

50 μ प्रतिबाधा स्थिरता और 5G बेस स्टेशन परावर्तन को कम करने में इसकी भूमिका

5G बेस स्टेशन के कनेक्शन में सिग्नल प्रतिबिंब को कम करने के लिए 50 ओम प्रतिबाधा को सख्त +/- 0.5 ओम की सीमा के भीतर रखना वास्तव में महत्वपूर्ण है। यहाँ छोटी-छोटी समस्याएँ भी मायने रखती हैं। जब चालक का आकार सुसंगत नहीं होता या परावैद्युत पदार्थ में अंतराल होता है, तो वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात या VSWR बढ़ जाता है। और यह समस्या तब और बढ़ जाती है जब सिग्नल ऐरे में सभी एंटीना फीड के माध्यम से यात्रा करते हैं। जब 3.5 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति के आसपास VSWR का मान 1.5 से 1 हो जाता है, तो इसके क्या प्रभाव होते हैं, इस पर एक नज़र डालें। पिछले वर्ष की कुछ उद्योग रिपोर्टों के अनुसार, इस साधारण अमेल से प्रभावी विकिरित शक्ति लगभग 20% तक घट सकती है। यह काफी महत्वपूर्ण है। अच्छी निर्माण प्रथाएँ तब भी स्थिर प्रतिबाधा स्तर बनाए रखने में मदद करती हैं जब केबल लंबी हो जाती हैं या तापमान बदलता है। इससे वापसी हानि -20 डीबी से कम रहती है, जो आधुनिक नेटवर्क पर इतनी भारी निर्भरता रखने वाले विशाल MIMO सेटअप में सिग्नल गुणवत्ता और बीम संरेखण के लिए बड़ा अंतर लाती है।

वास्तविक दुनिया के 5G नेटवर्क में समाक्षीय केबल विश्वसनीयता के लिए पर्यावरणीय और स्थापना चुनौतियाँ

ईएमआई प्रतिरोधकता: घने शहरी 5G वातावरण में शील्डिंग प्रभावशीलता

समाक्षीय केबल उन भीड़-भाड़ वाले शहरी क्षेत्रों में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के साथ वास्तव में संघर्ष करते हैं, जहां 5G एंटेना बिजली की लाइनों और हर तरह की औद्योगिक मशीनरी के ठीक बगल में स्थित होते हैं। आरएफ फील्ड्स हर जगह ओवरलैप करते रहते हैं, जिससे सिग्नल की गुणवत्ता में विशेष रूप से खराबी आती है, खासकर साझा उपयोगिता ध्रुवों पर या जब छतों पर कई केबल एक साथ समूहित होती हैं। बुना हुआ तांबा और एल्युमीनियम फॉयल से बनी शील्डिंग इस हस्तक्षेप को लगभग 40 से 60 डेसीबल तक कम कर सकती है, जो अच्छे प्रदर्शन के लिए आवश्यक सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात बनाए रखने में मदद करती है। जब कंपनियां इन शील्ड्स को छोड़ देती हैं, तो भारी हस्तक्षेप वाले स्थानों जैसे व्यस्त रेलवे स्टेशनों या डाउनटाउन व्यापार क्षेत्रों में डेटा थ्रूपुट में गिरावट वास्तविक रूप से स्पष्ट हो जाती है, जहां एक साथ दर्जनों सिग्नल इधर-उधर उछल रहे होते हैं।

भौतिक क्षरण कारक: आर्द्रता, पराबैंगनी (यूवी) त्वचा के संपर्क में आना, मोड़ने की त्रिज्या और यांत्रिक तनाव

आउटडोर 5G स्थापनाएं कैक्सियल केबलों को वातावरणीय तनाव के कई कारकों के संपर्क में लाती हैं जो उम्र बढ़ने को तेज करते हैं और प्रदर्शन में गिरावट लाते हैं:

• आर्द्रता : नमी के प्रवेश से चालकों में संक्षारण होता है और परावैद्युत इन्सुलेशन कमजोर हो जाता है, जिससे अशक्तिकरण में 15% तक की वृद्धि हो सकती है (PTS, 2023); तटीय या अधिक आर्द्रता वाले क्षेत्रों में मौसम-रोधी जैकेटिंग और पूर्णतः सीलबंद कनेक्टर आवश्यक हैं।
• पराबैंगनी (UV) त्वचा के संपर्क में आना: पॉलीएथिलीन बाह्य आवरण धूप के 2-3 वर्षों के संपर्क के बाद भंगुर होकर फट जाते हैं; पराबैंगनी (UV) स्थायी यौगिक उनके जीवनकाल को लगभग 70% तक बढ़ा सकते हैं।
• मोड़ने की त्रिज्या: तंग मोड़ परावैद्युत कोर में विकृति उत्पन्न कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप स्थानीय प्रतिबाधा अमिलान और सूक्ष्म परावर्तन होता है, जो मिलीमीटर तरंग संकेतों के लिए विशेष रूप से विनाशकारी है।
• कंपन और यांत्रिक तनाव : हवा के भार और खंभे पर माउंट किए गए स्ट्रेन से समय के साथ कनेक्टर में थकान आती है; उच्च यातायात वाले क्षेत्रों में स्टेनलेस स्टील स्ट्रेन राहत कनेक्टर विफलता की दर को 34% तक कम कर देती है।

मजबूत स्थापना प्रथाएं—न्यूनतम वक्रता त्रिज्या का पालन, यूवी-रेटेड कंडयूट का उपयोग, और उचित स्ट्रेन रिलीफ सहित—वैकल्पिक सुधार नहीं बल्कि वास्तविक दुनिया के 5G नेटवर्क में दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए आधारभूत आवश्यकताएं हैं।