EN
Frekvencijski ovisni mehanizmi gubitaka u performansama koaksijalnog kabla u 5G
Efekt kože i dielektrični gubici u sub-6 GHz i mmWave područjima
Kada se radi na višim frekvencijama, koaksijalni kabeli jednostavno ne mogu postići iste performanse zbog načina na koji priroda djeluje. Efekt kože potiskuje RF struje prema vanjskim dijelovima vodiča, zbog čega oni djeluju kao da imaju veći otpor. Bakar se brzo pogoršava kako frekvencije rastu, gubeći oko 40% vodljivosti pri prijelazu od 3,5 GHz do 28 GHz. U isto vrijeme, materijali unutar kabla počinju apsorbirati više energije. Pjenasti polietilen gubi oko 0,5 dB po metru na 6 GHz, ali prijelazom na fluorirani etilen propilen smanjuje se taj gubitak za oko 30% u tim zahtjevnim milimetarskim valnim područjima, jer troši manje energije. Svi ti kombinirani gubici znatno ometaju kvalitetu signala u velikim MIMO sustavima, posebno oštećujući preciznost formiranja snopa iznad 24 GHz gdje više gotovo i nema prostora za pogreške. Projektanti sustava često se suočavaju sa sve manjim sigurnosnim marginaima kako frekvencije stalno rastu.
Izbor konstrukcije koaksijalnog kabla koji određuje integritet signala 5G
Čistoća vodiča, izbor dielektrika pjene PE naspram FEP i kompromisi u arhitekturi ekraniranja
Učinkovitost koaksijalnih kabela u 5G sustavima zapravo ovisi o tri glavna čimbenika izrade. Počnimo s materijalom vodiča. Bezkisikova bakrena žica (OFC) je najčešći izbor jer smanjuje gubitke zbog otpornosti. To je vrlo važno na milimetarskim valnim frekvencijama, budući da efekt kože potiskuje struju u samo tanki sloj uz površinu. Sljedeći faktor je odabir dielektričnog materijala. Ovdje postoje kompromisi. Pjenasti polietilen dobro funkcionira na frekvencijama ispod 6 GHz s nižim gubicima signala, ali kada se prelazi na 28 GHz, fluorirani etilen propilen (FEP) postaje bolji, iako košta otprilike 30% više, prema izvješću RF Component Journala prošle godine. Treći element je opletanje. Višeslojne konstrukcije, poput kombinacije folija-pletenina-folija, obično postižu pokrivenost veću od 95%, što čini veliku razliku u zaštiti od elektromagnetskog smetnja u guštvarenim instalacijama. Testovi u stvarnim uvjetima pokazuju da kabeli koji koriste FEP umjesto PE imaju oko 15% manje degradacije signala na frekvencijama od 24 GHz.
dosljednost impedancije od 50 μ i njezina uloga u smanjenju refleksije na baznoj stanici 5G
Održavanje 50 oma impedancije unutar uskog raspona +/- 0,5 oma zaista je važno kako bi se smanjili odrazi signala u tim spojevima 5G baznih stanica. Ovdje također imaju značaja i manji problemi. Kada veličina vodiča nije dosljedna ili postoje praznine u dielektričnom materijalu, povećava se tzv. omjer stojnog vala napona ili VSWR. Taj se problem pogoršava kako signali putuju kroz sve te antenske priključke u nizu. Pogledajte što se događa kada VSWR doseže 1,5 prema 1 na frekvencijama oko 3,5 GHz. Prema nekim izvještajima iz industrije iz prošle godine, ovaj jednostavni nepodudarnost može zapravo smanjiti efektivnu emitiranu snagu za otprilike 20%. To je značajno. Dobri proizvodni postupci pomažu u održavanju stabilnih razina impedancije čak i kada kabeli postanu duži ili kad se mijenjaju temperature. To rezultira gubicima refleksije ispod -20 dB, što čini veliku razliku za kvalitetu signala i poravnanje snopa u onim masivnim MIMO konfiguracijama na koje se moderne mreže danas toliko oslanjaju.
Izazovi okoline i instalacije za pouzdanost koaksijalnih kabela u stvarnim 5G mrežama
Otpornost na EMI: Učinkovitost omočenja u gusto naseljenim urbanih 5G okruženjima
Koaksijalni kabeli imaju velike poteškoće s elektromagnetskim smetnjama u gužvama gradskih područja gdje se 5G antene nalaze točno pored električnih vodova i svih vrsta industrijske opreme. RF polja se stalno preklapaju svuda, što značajno narušava kvalitetu signala, osobito na zajedničkim stupovima za komunalne usluge ili kada su više kabela skupljeni na krovovima. Omočenje izrađeno od pletene bakrene žice i aluminijske folije može smanjiti ove smetnje za oko 40 do 60 decibela, što pomaže u održavanju važnih omjera signala i šuma koje trebamo za dobar rad. Kada tvrtke preskaču takvo omočenje, pad brzine prijenosa podataka postaje primjetan u područjima s jakim smetnjama, poput prometnih željezničkih stanica ili poslovnih središta u centrima gradova gdje se istodobno odbijaju desetine signala.
Faktori fizičkog degradiranja: Vlažnost, UV zračenje, polumjer savijanja i mehanička naprezanja
Vanjske 5G instalacije izlažu koaksijalne kabele višestrukim okolišnim opterećenjima koja ubrzavaju starenje i pogoršavaju performanse:
- Vlažnost : Prodiranje vlage korodira vodiče i smanjuje izolacijska svojstva dielektrika, povećavajući slabljenje signala do 15% (PTS, 2023); vodootporna zaštitna omotača i hermetički zatvoreni spojnici obavezni su u obalnim ili vlažnim područjima.
- UV zračenje: Nestabilni polietilenski omotači postat će krhki i puknuti nakon 2-3 godine izloženosti sunčevom svjetlu; uporaba UV stabilnih spojeva može produljiti njihov vijek trajanja za oko 70%.
- Polumjer savijanja: Preoštro savijanje može uzrokovati deformaciju dielektričnog jezgra, što rezultira lokalnim neslaganjem impedancije i mikro refleksijama, što je osobito štetno za signale milimetarskog vala.
- Vibracija i mehanički napon : Opterećenje vjetrom i zamor spojnika na stupovima tijekom vremena; uporaba otpornih spojnih elemenata od nerđajućeg čelika smanjuje stopu otkazivanja spojnica za 34% u područjima s velikim prometom.
Robusne postupke instalacije — uključujući poštivanje minimalnog polumjera savijanja, korištenje cijevi otpornih na UV zračenje i odgovarajuće zaštitu od napetosti — nije moguće izostaviti, već su osnovni zahtjevi za dugoročnu pouzdanost u stvarnim 5G mrežama.
