EN
Frequentie-afhankelijke verliesmechanismen in de prestaties van 5G-coaxkabels
Huid-effect en diëlektrische verliezen in Sub-6 GHz- en mmWave-banden
Bij hogere frequenties kunnen coaxkabels vanwege de natuurkundige werking niet meer zo goed presteren. Het huid-effect duwt de RF-stromen naar de buitenkant van geleiders, waardoor deze zich gedragen alsof ze een hogere weerstand hebben. Koper verslechtert snel naarmate de frequenties stijgen, met ongeveer 40% daling in geleidbaarheid bij het overstappen van 3,5 GHz naar 28 GHz. Tegelijkertijd beginnen de materialen binnenin de kabel meer energie te absorberen. Schuimvormig polyethyleen verliest ongeveer 0,5 dB per meter bij 6 GHz, maar door over te schakelen op gefluoreerd ethyleenpropyleen wordt dat verlies in de lastige millimetergolfbereiken ongeveer 30% verminderd, omdat hier minder energie verloren gaat. Al deze gecombineerde verliezen verstoren de signaalkwaliteit in grote MIMO-systemen ernstig, met name de nauwkeurigheid van beamforming boven 24 GHz, waarbij nauwelijks nog ruimte is voor fouten. Systeemontwerpers zien zich vaak genoodzaakt om te vechten tegen steeds kleiner wordende veiligheidsmarges naarmate de frequenties blijven stijgen.
Keuzes voor de constructie van coaxkabels die de signaalintegriteit van 5G bepalen
Geleiderzuiverheid, schuim PE versus FEP-dielektrica en afwegingen in afschermingsarchitectuur
De prestaties van coaxkabels in 5G-systemen komen eigenlijk neer op drie belangrijke constructiefactoren. Laten we beginnen met het geleidermateriaal. Zuurstofvrij koper (OFC) is de voorkeur, omdat dit de resistieve verliezen verlaagt. Dit is vooral belangrijk bij millimetergolf frequenties, aangezien het huid-effect de stroom naar een dunne laag aan het oppervlak duwt. Vervolgens hebben we de keuze van het diëlektrische materiaal. Hier zijn afwegingen nodig. Schuimpolyethyleen werkt goed bij frequenties onder 6 GHz met lagere signaalverliezen, maar bij toenadering van 28 GHz wordt gefluoreerd ethyleenpropyleen (FEP) beter, ondanks dat het ongeveer 30% duurder is, volgens het RF Component Journal van vorig jaar. Het derde element is afscherming. Meerlagige ontwerpen zoals combinaties van folie, draad en folie bereiken doorgaans meer dan 95% bedekking, wat een groot verschil maakt tegen elektromagnetische interferentie in drukke installaties. Tests onder realistische omstandigheden tonen aan dat kabels die FEP in plaats van PE gebruiken, ongeveer 15% minder signaaldegradatie vertonen bij 24 GHz-frequenties.
50 μ Impedantie consistentie en haar rol bij het minimaliseren van 5G basisstation reflectie
Het handhaven van een impedantie van 50 ohm binnen een nauwe marge van +/- 0,5 ohm is erg belangrijk om signaalreflecties te verminderen in die 5G-basisstationverbindingen. Ook kleine problemen zijn hier van belang. Wanneer de geleidermaat niet constant is of er gaten zitten in het diëlektrische materiaal, stijgt wat men de voltage standing wave ratio (VSWR) noemt. En dit probleem wordt erger naarmate signalen door al die antennevoeders in een array reizen. Bekijk wat er gebeurt wanneer de VSWR rond de 3,5 GHz frequenties oploopt tot 1,5 tegen 1. Volgens sommige sectorrapporten van vorig jaar kan deze eenvoudige mismatch de effectieve uitgezonden vermogen met ongeveer 20% doen dalen. Dat is aanzienlijk. Goede productiepraktijken helpen constante impedantieniveaus te behouden, zelfs als kabels langer worden of temperaturen veranderen. Dit leidt tot retourverliezen onder -20 dB, wat een groot verschil maakt voor signaalkwaliteit en beam-alignment in die massieve MIMO-opstellingen waar moderne netwerken tegenwoordig zo sterk op vertrouwen.
Milieukundige en installatie-uitdagingen voor de betrouwbaarheid van coaxkabels in reële 5G-netwerken
EMI-bestendigheid: afschermeffectiviteit in dichte stedelijke 5G-omgevingen
Coaxkabels hebben echt moeite met elektromagnetische interferentie in drukke stedelijke gebieden waar 5G-antennes direct naast hoogspanningsleidingen en allerlei industriële machines zijn geplaatst. De RF-velden overlappen elkaar overal, wat de signaalkwaliteit aanzienlijk verergert, met name op gedeelde utiliteitsmasten of wanneer meerdere kabels samengebundeld zijn op daken. Afscherming gemaakt van gevlochten koper en aluminiumfolie kan deze interferentie verminderen met ongeveer 40 tot 60 decibel, wat helpt om de belangrijke signaal-ruisverhoudingen te behouden die nodig zijn voor goede prestaties. Wanneer bedrijven deze afschermingen weglaten, is de daling van de datadoorvoer duidelijk merkbaar in gebieden met sterke interferentie, zoals drukke treinstations of zakelijke centra in het stadscentrum, waar tientallen signalen tegelijkertijd rondkaatsen.
Fysieke Aftakelingsfactoren: Vocht, UV-blootstelling, Buigstraal en Mechanische Belasting
Buiten 5G-installaties blootstellen coaxkabels aan meerdere milieubelastingen die veroudering versnellen en de prestaties beïnvloeden:
- Vochtigheid : Vochtinfiltratie veroorzaakt corrosie van geleiders en degradeert diëlektrische isolatie, waardoor de demping met tot 15% toeneemt (PTS, 2023); weersbestendige mantels en volledig afgedichte connectoren zijn verplicht in kustgebieden of regio's met hoge luchtvochtigheid.
- UV-blootstelling: Onstabiele polyethyleenmantels worden bros en barsten na 2-3 jaar zonlichtblootstelling; UV-stabiele verbindingen kunnen de levensduur ongeveer 70% verlengen.
- Buigstraal: Strak buigen kan vervorming van de diëlektrische kern veroorzaken, wat leidt tot lokale impedantie-mismatch en microreflecties, wat bijzonder schadelijk is voor millimetergolfsignalen.
- Trillingen en mechanische spanning : Windbelasting en mechanische vermoeidheid van op palen gemonteerde connectoren door de tijd heen; roestvrijstalen trekentlastingen verlagen het mislukkingspercentage van connectoren met 34% in drukke gebieden.
Robuuste installatiepraktijken—waaronder het naleven van minimale buigradii, het gebruik van UV-bestendige leidingen en correcte trekentlastingsvoorzieningen—zijn geen optionele verbeteringen, maar fundamentele vereisten voor langetermijnbetrouwbaarheid in praktijk 5G-netwerken.
