Негізгі тарату-қабылдағыш станциясы үшін коаксиалды кабельді қалай таңдау керек?

Кедергілердің сәйкестігі және жиілік диапазонының үйлесімділігі

Неге BTS радиожиіліктік интерфейстері үшін 50 Ом маңызды?

Негізгі тарату-қабылдау станциясы (BTS) жүйелері өзінің радиожиіліктік (RF) интерфейстерінде стандартты 50 Ом импедансты сақтауға көп дәрежеде тәуелді. Бұл қуаттың тасымалдануын максималды деңгейге көтеруге және қажетсіз сигнал шағылысуын болдырмауға көмектеседі. Халықаралық RF инженерлік стандарттары, мысалы, IEC 61196 және IEEE 1162 осы талапты нақты көрсетеді, сондықтан антеннаны, сүзгілерді, күшейткіштерді және біз бәріміз таныс, ұзын тарату сызықтарын қосқан кезде барлығы дұрыс жұмыс істейді. Егер импеданстың айырымы ±5 Ом-нан асып кетсе, берілетін қуаттың 15–30 пайызы шағылысып, кері қарай қайтып келеді, ал бұл қуаттың қажетті бағытта тасымалдануына кедергі келтіреді. Мұндай ақаулар сигнал сапасын төмендетеді және кернеу тұрған толқындар қатынасы (КТТҚ) өлшеулерінде проблемалар туғызады. Сонымен қатар, бүгінгі күні өте жоғары жиіліктерде жұмыс істейтін мобильді желілерде кішігірім ауытқулар жүйенің ішінде таралған сайын барынша нашарлайды. Сондықтан 50 Ом стандартына қатал бағыну – бұл қазір қарапайым жақсы тәжірибе емес, желілердің тұрақтылығын қамтамасыз ету мен қажет болған кезде масштабтау мүмкіндігін сақтау үшін міндетті талап.

Жоғары жиілікті (ЖЖ)/өте жоғары жиілікті (ӨЖЖ)/ультра жоғары жиілікті (УЖЖ) және ұялы байланыс диапазондары бойынша өнімділік талаптары (700 МГц–2,7 ГГц)

Коаксиалдық кабельдердің дұрыс жұмыс істеуі үшін олар өз жұмысы барысында тұрақты 50 Ом импедансты сақтауы қажет, сонымен қатар белгілі бір жиілік диапазондарында жақсы көрсеткіштер көрсетуі керек. Біз шамамен 3–300 МГц аралығындағы ЖЖ (HF) және ҰЖ (VHF) жиіліктеріне назар аударсақ, ең маңыздысы — фазалық сипаттамалардың тұрақтылығын сақтау мен сигналдың дисперсиясын азайту болып табылады. Бұл әсіресе әлі де аналогтық дауыс байланысын және ескі деректер беру әдістерін қолданатын жүйелер үшін өте маңызды. 700 МГц-тен бастап шамамен 2,7 ГГц-ке дейінгі ӨЖ (UHF) және қазіргі заманғы мобильді спектр аумағына өткен кезде жағдай қатты өзгереді. Мұнда негізгі назар сигналдың шығынын азайтуға және кабельдің қуатты сигналдарды тасымалдай алу қабілетіне аударылады. Бұл қазіргі 5G желілері үшін аса маңызды, себебі олар өте кең жолақтықты және күрделі «massive MIMO» конфигурацияларын талап етеді. Қызығы, 2,7 ГГц жиілігінде жұмыс істеуге арналған кабель 700 МГц жиілігінде пайдаланылатын дәл сондай кабельге қарағанда шамамен 40 пайызға көп сигнал күшін жоғалтады. Осындай айтарлықтай айырмашылықтарға байланысты инженерлер кабельдердің жұмыс істейтін барлық жиілік диапазонында сигнал сапасын сақтау үшін диэлектрик материалдардың түрі, өткізгіштердің пішіні және өндіріс кезінде қолданылатын экранирлеу тәсілі сияқты факторларға мән беруі керек.

Жиі қолданылатын BTS орнатуларында жүйенің сенімділігіне VSWR әсері

Тығыз қалалық аймақтарда немесе бірнеше оператор құрылғылары ортақ кеңістікті пайдаланатын объектілерде КСБК коэффициенті 1,5:1-ден жоғары болса, жүйенің сенімділігі тез төмендей бастайды. Ірі желілік қызмет көрсетушілердің нақты алаңдық өлшеулерін талдағанда тревожный нәтиже алынды: егер КСБК коэффициенті тұрақты түрде 1,8:1-ден жоғары болса, онда объектілердегі ақаулар саны шамамен төрттен бір бөлікке артады. Негізгі себептер — шағылған энергияның жоғары бағыттағы қабылдағыштарға әсер етуі және ешкімге керек емес автоматты түрде беріліс құрылғысының өшірілуін тудыруы. Сонымен қатар, коаксиалды кабельдер мен коннекторлар дұрыс сәйкестендірілмесе, біз «пассивті интермодуляция» (ПИМ) деп атайтын құбылыс пайда болады. Бұл ПИМ көршілес каналдарды бұзады және спектрдың пайдаланылуын қажетті деңгейден төмендетеді. Инженерлердің тағы бір ескертуі: КСБК коэффициенті қосымша кабельдерден бастап негізгі беріліс кабельдері арқылы антеннаның өзіне дейін тізбектелген компоненттер бойынша көбейеді; сондықтан әрбір қосылу нүктесіндегі КСБК коэффициенті 1,25:1-ден төмен болуы таратқыштағы мәннен кем емес маңызға ие. Бұл барлық интерфейстер бойынша қатаң назар аудару барлық байланыс тізбегінде тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.

Сигналдың әлсіреуі, қуатты өңдеу және физикалық өлшемдерді таңдау арасындағы компромисс

Коаксиалды кабельдегі сигналдың әлсіреуі жиілікке, ұзындыққа және диаметрге тәуелділігі: 146 МГц және 1,8–2,7 ГГц BTS жолағы үшін нақты деректер

Коаксиалдық кабельдердегі сигналдың жоғалуы өте болжанымды заңдылықтарға бағынатын болады. Жиілік екі есе артқанда, жоғалулар төрт есе өседі. Егер кім болса да кабельдің диаметрін екі есе кішірейтсе, әсіресе бүгінгі күні барлығымыз қайғырып отырған ұялы байланыс жиілік ауқымдарында сигналдың шамамен 30% артық нашарлауын күтуге болады. Стандартты жарты дюймдық кабельдерді 100 метр ұзындықта қарастырайық. 146 МГц жиілігінде олар сигнал күшін шамамен 3,2 дБ-ға жояды. Бірақ осы жиілікті 2,7 ГГц-ке көтерген кезде жоғалу 18 дБ-ға жетеді, бұл 5G желілері үшін қабылданатын шектен (әдетте 100 футқа 1,5 дБ-ден аспайды) толығымен асып кетеді. 7/8 дюйм немесе тіпті 1-5/8 дюймдік «хелиакс» сияқты ірі кабельдер осы қашықтықта 2,7 ГГц жиілігінде жоғалуларды 6 дБ-дан төмен деңгейге дейін төмендетуге мүмкіндік береді, бұл ұялардың шеткі аймақтарында қамтамасыз етудің тұрақтылығын сақтауға көмектеседі. Бірақ бұның бір қиыншылығы бар. Бұл ірі кабельдер өте қатты және қондыру кезінде кеңістігі тар құрылыс бағандарында жұмыс істеуге қиын. Сонымен қатар, орнатушылар оларды дұрыс бағыттау үшін қосымша уақыт пен ақша жұмсауға мәжбүр. Тәжірибеде ешкім айтқысы келмейтін, бірақ маңызы зор тағы бір нәрсе: әрбір қосымша 3 дБ сигнал жоғалуы — жұмысты дұрыс жүргізу үшін берілетін қуатты екі есе арттыруға себеп болады. Сондықтан сигнал жоғалуы тек радиожиіліктермен ғана шектелмейді, сонымен қатар жылу реттеуіне де әсер етеді және желі операторларына нақты пайдалану қиындықтарын тудырады.

100 Вт–1000 Вт BTS берілетін құрылғылары үшін жылу басқару мен қуаттың номиналды мәнін ескеру

Жоғары қуатты BTS қолданбаларын қарастырғанда, қуатты өңдеу жылуға қалай төзімділік көрсететінінен бөліп қарау мүмкін емес. Жоғары шығынды кабельдердің проблемасы — олар радиожиіліктік (RF) энергияның көп бөлігін нақты жылуға айналдырады. Мысалы, 2,1 ГГц жиілігінде 100 Вт тұрақты сигнал беріледі делік. Мұндай орнату жалпы жарты дюймдық коаксиалды кабельдің сыртқы температурасын шамамен 15 °C-қа көтеруге әкеледі, бұл ішкі диэлектрик материалдың қартаю процесін ускорациялайды. 1000 Вт қуатты қолданатын макро-тораптарда қоршаған ортаның температурасы 40 °C-тан асқан кезде операторлар изоляцияның толықтай бұзылуын болдырмау үшін шамамен 40% қуат шығысын төмендетуі керек. Жақсы жылу басқаруы — бұл жылуды гладкий қабықты аналогтарына қарағанда шамамен 25% тезірек шашатын рельефті мыс қабықты кабельдерді қолданумен қамтамасыз етіледі. Сонымен қатар, белгілі бір аймақтарда қажетсіз ыстық нүктелердің пайда болуын болдырмау үшін минималды иілу радиусының техникалық сипаттамаларын қатал сақтау маңызды. Барлық осы шаралар құрылғылардың қызмет ету мерзімін ұзартады және аса жоғары қуатты ұзақ уақыттық жұмыс режимі кезінде PIM деңгейлерін тұрақты ұстайды.

БСТ орнатуы үшін жиі қолданылатын коаксиалды кабельдердің түрлерін салыстыру

RG-сериясы мен LMR® коаксиалды кабель: негізгі жиіліктерде жоғалту, иілгіштік және құнын талдау

BTS орнатулары үшін дұрыс коаксиалды кабельді таңдау кезінде сигналдың жоғалуы, физикалық кернеуге төзімділік, сыртқы ортада қолданылуға төзімділік және уақыт өте келе оның құны сияқты бірнеше факторларды ескеру қажет. Жалпы мобильді байланыс жиіліктері диапазонында (шамамен 700 МГц-тен 2,7 ГГц-ке дейін) RG сериясына жататын кабельдер (мысалы, RG6 және RG11) әдетте LMR сериясындағы кабельдерге қарағанда бастапқыда арзанырақ болады, олардың құны LMR кабельдерінің құнынан шамамен 30–50 пайызға аз болады. Бірақ мұнда бір қиындық бар. Осы RG кабельдері шынымен де сызық бойынша көп сигнал күшін жоғалтады. Мысалы, RG6 кабелі 2,5 ГГц жиілігінде 100 футта шамамен 6,9 дБ сигнал жоғалтады, ал LMR 400 кабелі осы қашықтықта шамамен 3,9 дБ ғана жоғалтады. Бұл айырма макро-тораптарда кездесетін ұзын кабельдік желілермен жұмыс істеген кезде өте маңызды болып табылады, себебі бұл тікелей қамту аймағына әсер етеді және кедергі туғызатын проблемаларға әкелуі мүмкін. Тағы бір қарастырылатын фактор — иілгіштік. LMR кабельдері толқынды мыс экраны мен гладкий полимерлі қабықшалармен жасалған, сондықтан олар кіші радиуста иіле алады. LMR 400 кабелі минималды иілу радиусы 1,25 дюймға тең болса, RG11 кабелі үшін бұл көрсеткіш 3 дюйм құрайды. Бұл бірнеше антенналар тығыз орналасқан тар орындарда орнату кезінде өте маңызды, өйткені бұл артық иілу нәтижесінде пайда болуы мүмкін зақымданудың алдын алады және кейіннен ақаулардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі.

RG сериясындағы кабельдер ғимарат ішіндегі қысқа аралықтар үшін немесе DAS-тің қосымша бұтақтары үшін әлі де жақсы жұмыс істейді, бірақ қиын ауа-райы жағдайларына ұшырайтын сыртқы BTS қоректендірушілері туралы сөз болғанда LMR кабельдері ерекше орын алады. Бұл кабельдер -55 °C-тан +85 °C-қа дейінгі экстремалды температураларға төзімді, сонымен қатар УК-сәулелеріне қарсы тұрады және әдетте -150 дБс деңгейінде жақсы PIM өнімділігін сақтайды. Бұл сызықтар сыртта ылғал мен күн сәулесіне тұрақты әсер еткен кезде ауа-райына төзімділік өте маңызды. Инвестициялардан қайтарымдылыққа да назар аудару қажет. Көптеген инженерлер LMR кабельдеріне бастапқыда қосымша шығын жұмсау ұзақ мерзімді тұрғыдан тиімді екенін анықтады, себебі сигналдар ұзақ уақыт бойы күшті болып қалады, ауыстырулар сирек жүреді және техниктер кейінірек туындайтын ақауларды жоюға кететін уақыт кемиді — бұл алғашқыда қолайлы болып көрінетін, бірақ ұзақ мерзімді тұрғыдан қарағанда тиімсіз нұсқаларға қарағанда.

Сыртқы BTS объектілері үшін экологиялық төзімділік пен коннекторлардың интеграциясы

УК-сәулелеріне төзімділік, температураға төзімділік және PIM-қауіпсіз қаптама материалдары (ПЭ, LSZH және толқынды мыс)

Сыртқы ортада орнатылған кезде BTS коаксиалды кабельдер күн сайын әртүрлі табиғи қиындықтарға ұшырайды. Оларға қатты күн сәулесі түседі, түнде тоңған температурадан кейін күндіз ыстыққа дейінгі экстремалық температура өзгерістері әсер етеді, кішкентай трещиналар арқылы су ішке енеді, сонымен қатар кабельдер тұрақты түрде беттерге үйкеледі. Сондықтан көптеген орнатушылар UV-сәулелерден жоғары деңгейде қорғау қасиеті бар полиэтиленді қаптамаларды таңдайды. Бұл материалдар температура дене жылуынан төмен немесе одан әлдеқайда жоғары болған кезде де икемділігін сақтайды, ол көптеген базалық станцияларды орнату үшін өте тиімді. Өрт пайда болуы мүмкін орындарда — мысалы, ғимараттар ішінде немесе қалалық көшелердің астында — бізге арнайы төмен тұтқынды, галогенсіз нұсқалар қажет. Егер не істесеңіз, олар қауіпті газдардың шығуын азайтады. Сонымен қатар, бұл кабельдердің ішіндегі металдық экрандау туралы ұмытпау керек. Жай ғана сапалы қаптама қою жеткіліксіз. Пассивті интермодуляция деңгейлерін -140 дБс-тен айтарлықтай төмен ұстау үшін дұрыс толқынды медный экрандау қажет. Бұл 5G желілері үшін өте маңызды, өйткені керісінше, кедергі әлсіз сигналдарды толығымен басып жіберуі немесе басқару байланысын мүлдем бұзуы мүмкін. Сыртқы қаптама мен ішкі экрандаудың дұрыс комбинациясын таңдау — осы қымбат компоненттердің қанша уақыт қызмет ететініне үлкен әсер етеді, әсіресе теңіз жағалауында тұз ауасы барлық нәрсені бұзып жіберетін немесе қатаң химиялық заттарға ұшырайтын зауыттарда.

N-түрі, 7/16 DIN және 4.3-10 коннекторлар: Жиілік шектері, айналдыру моментінің сипаттамалары және араласу өнімдерінің сапасы

Коннекторлар электрлық қосылыстар ретінде ғана емес, сонымен қатар сыртқы ортаның әсеріне қарсы кедергілер ретінде де қызмет етеді; олардың жұмыс істеу сапасы бүкіл жүйенің сенімділігін сақтауына нақты әсер етеді. Мысалы, N-түрлі коннекторлар. Олар шамамен 11 ГГц-ке дейінгі сигналдармен жұмыс істейді және сынау құрылғылары мен төмен қуатты өткізгіш кабельдерде кеңінен қолданылады. Бірақ мұнда бір қиындық бар — оларды суға төзімділігін (IP67 дәрежесі) сақтау үшін және тұрақты 50 Ом қосылысын қамтамасыз ету үшін 15–20 Н·м арасындағы дәл күшпен бекіту қажет. 500 Вт немесе одан да жоғары қуат беретін қуатты макро базалық станциялық бергіштермен жұмыс істеген кезде инженерлер 7/16 DIN коннекторларын қолданады. Бұл коннекторлар кедергіге төзімділігі жоғары (-155 дБс — бұл өте жақсы көрсеткіш) және 7,5 ГГц-ке дейінгі сигналдарды өткізе алады. Кемшілігі неде? Олардың үлкен өлшемі кіші ұялы станциялардың шектеулі кеңістігіне орналастыруға мүмкіндік бермейді. Содан кейін 5G желісінің жайылуы үшін арнайы жасалған жаңа 4,3–10 коннекторы пайда болды. Ол қажетсіз сигналдарды өте жақсы тежейді (-162 дБс — бұл қандай көрсеткіш екенін өзіңіз бағалайсыз), 6 ГГц жиілігінде тұрақты жұмыс істейді және қайталанатын қосылыстарды бұзбай, тар орындарға да орналаса алады. Дегенмен, қандай коннектор орнатылса да, бекіту моментін дәл есептеу өте маңызды. Егер ол тым шағын болса, су ішке еніп, коррозия пайда болады. Егер ол тым күшті болса, ортадағы шығыңқы шыбықтар иіліп, экранның бүтіндігі бұзылады, нәтижесінде сигнал сапасын өлшеу нәтижелері бұзылады (ВСКР 1,5:1-ден жоғары болады) және одан әрі сенімділікке қатысты көптеген проблемалар туындайды.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

BTS радиожиілік аралығында 50 Ом импеданстың маңызы қандай?

Қуаттың тиімді берілуін қамтамасыз ету және сигналдың шағылуын азайту үшін базалық таратушы-қабылдағыш станциясы (BTS) радиожиілік аралығында 50 Ом импедансты сақтау өте маңызды. Бұл халықаралық стандарттарға, мысалы, IEC 61196 және IEEE 1162-ге сәйкес антенналар, күшейткіштер және тарату сызықтары сияқты әртүрлі компоненттердің сәйкестігі мен сенімділігін қамтамасыз етеді.

Тығыз BTS орналастыруларында VSWR жүйенің сенімділігіне қалай әсер етеді?

VSWR мәні 1,5:1-ден жоғары болса, ол әсіресе тығыз қалалық орналастыруларда жүйенің сенімділігіне қатты әсер етуі мүмкін. Жоғары VSWR мәндері шағылған энергияны арттырып, объектілердің істен шығуына және спектрдың тиімділігіне әсер ететін пассивті интермодуляцияға әкеледі. Тұрақты жұмыс көрсеткіштерін қамтамасыз ету үшін барлық қосылу нүктелерінде VSWR деңгейін 1,25:1-ден төмен сақтау қажет.

Коаксиалды кабельдің өлшемі мен оның сапасы арасындағы айырмашылықтар қандай?

Көлемі үлкен коаксиалды кабельдер сигналдың әлсіреуін азайта алады, бірақ олардың қаттылығы салдарынан орнату қиын болады. Кішірек кабельдерді ұстау оңайырақ, бірақ қосымша сигнал жоғалтуларын жеңу үшін жоғарылаған берілетін қуат қажет болуы мүмкін, бұл жылу басқаруы мен жұмыс істеу режиміне әсер етеді.

Неге сыртқы Базалық Таратқыш-Қабылдағыш Станциясы (BTS) орнатулары үшін LMR кабельдері қолданылады?

LMR кабельдері RG-сериялы кабельдерге қарағанда жоғары деңгейдегі УК-тұрақтылығы, иілгіштігі және төмен сигнал жоғалтуы салдарынан сыртқы Базалық Таратқыш-Қабылдағыш Станциясы (BTS) орнатулары үшін қолданылады. Бастапқыда бағасы жоғары болса да, LMR кабельдері қатты ауа-райы жағдайларында пайдалану кезінде жұмыс істеу проблемаларын азайтып, ұзақ мерзімді сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз ету арқылы тиімділікке ие болады.