EN
Frekvensavhengige tapsmekanismer i ytelsen til 5G koaksialkabel
Hudvirkning og dielektriske tap i Sub-6 GHz og mmWave-bånd
Når man arbeider med høyere frekvenser, kan koaksialkabler rett og slett ikke yte like godt på grunn av hvordan naturen fungerer. Skineffekten presser RF-strømmer mot ytterdelene av lederne, noe som får dem til å oppføre seg som om de har høyere motstand. Kobber forverres raskt når frekvensene stiger, og mister omtrent 40 % i ledningsevne når man går fra 3,5 GHz helt opp til 28 GHz. Samtidig begynner materialene inne i kabelen å absorbere mer energi. Skum polyetylen taper omtrent 0,5 dB per meter ved 6 GHz, men ved å bytte til fluorert etylenpropylen reduseres dette tapet med omtrent 30 % i disse utfordrende millimetrebølgeområdene, siden det ikke spiller bort like mye energi. Alle disse kombinerte tapene forringer virkelig signalkvaliteten i store MIMO-systemer, spesielt når det gjelder nøyaktigheten til beamforming over 24 GHz, der det nesten ikke er plass til feil lenger. Systemdesignere finner ofte at de må kjempe mot krympende sikkerhetsmarginer etter hvert som frekvensene fortsetter å stige.
Valg av konstruksjon for koaksialkabel som definerer 5G signallitet
Lederrens vann, skum-PE mot FEP-dielektrika og kompromisser knyttet til skjermingsarkitektur
Ytelsen til koaksialkabler i 5G-systemer handler egentlig om tre hovedkonstruksjonsfaktorer. La oss starte med ledermaterialet. Oksygenfritt kobber (OFC) foretrekkes fordi det reduserer resistive tap. Dette er svært viktig ved millimeterbølgefrekvenser, siden skineffekten presser strømmen inn i et tynn lag nær overflaten. Deretter har vi valg av dielektrisk materiale. Her må man balansere ulike faktorer. Skum polyetylen fungerer godt for frekvenser under 6 GHz med lavere signaltap, men når man nærmer seg 28 GHz, blir fluorert etylenpropylen (FEP) bedre, selv om det koster omtrent 30 % mer, ifølge RF Component Journal fra i fjor. Det tredje elementet er skjerming. Flerelags design, som kombinasjoner av folie, nett og folie, oppnår vanligvis over 95 % dekning, noe som betyr mye når det gjelder elektromagnetisk interferens i tett bebygde installasjoner. Tester i reelle forhold viser at kabler som bruker FEP i stedet for PE, lider omtrent 15 % mindre signalnedbrytning ved 24 GHz-frekvenser.
50 μ Impedanskonsistens og rolla hennar i å minimere 5G-basestasjonrefleksjon
Å opprettholde en 50 ohm impedans innenfor et smalt område på +/– 0,5 ohm er svært viktig for å redusere signalrefleksjoner i disse 5G-basestasjonskoblingene. Også små feil har betydning her. Når lederstørrelsen ikke er konsekvent eller det er hull i dielektrisk materiale, øker det noe som kalles spenningsstående bølgeforhold (VSWR). Og dette problemet blir verre etter hvert som signalene beveger seg gjennom alle antenneforsyningene i en matrise. Se på hva som skjer når VSWR når 1,5 til 1 ved frekvenser rundt 3,5 GHz. Ifølge noen bransjerapporter fra i fjor kan denne enkle misjusteringen faktisk redusere den effektive utstrålte effekten med omtrent 20 %. Det er betydelig. Gode produksjonsmetoder bidrar til å opprettholde stabile impedansnivåer, selv når kablene blir lengre eller temperaturene endrer seg. Dette fører til tilbakespredningstab under –20 dB, noe som betyr mye for signalkvalitet og strålejustering i de massive MIMO-konfigurasjonene som moderne nettverk er så avhengige av i dag.
Miljømessige og installasjonsutfordringer for koaksialkablers pålitelighet i sanntids 5G-nettverk
EMI-utholdenhet: Skjermevirkning i tette bymiljøer med 5G
Koaksialkabler sliter virkelig med elektromagnetisk interferens i overfylte byområder der 5G-antenner er plassert rett ved siden av kraftledninger og ulike typer industriell maskineri. RF-feltene fortsetter å overlappe overalt, noe som forringer signalkvaliteten spesielt mye på felles bruksmaster eller når flere kabler er samlet sammen på tak. Skjerming laget av både vevd kobber og aluminiumsfolie kan redusere denne interferensen med omtrent 40 til 60 desibel, noe som bidrar til å opprettholde de viktige signaletter-støyforholdene vi trenger for god ytelse. Når selskaper utelater disse skjermene, blir nedgangen i datatrafikk synlig stor i områder med kraftig interferens, for eksempel travle jernbanestasjoner eller sentrale forretningsstrøk der dusinvis av signaler spretter rundt samtidig.
Fysiske nedbrytningsfaktorer: Fuktighet, UV-eksponering, bøyeradius og mekanisk belastning
Utendørs 5G-installasjoner utsetter koaksialkabler for flere miljøpåkjenninger som akselererer aldring og svekker ytelsen:
- Fuktighet : Fuktighetstrengsel korroderer ledere og nedbryter dielektrisk isolasjon, noe som øker dempingen med opptil 15 % (PTS, 2023); værtett kapping og hermetisk forseglete kontakter er obligatoriske i kystnære eller fuktige områder.
- UV-eksponering: Ustabile polyetylenmantler blir sprø og sprekker etter 2–3 års sollys; UV-stabile forbindelser kan forlenge levetiden med omtrent 70 %.
- Bøyeradius: Stram bøyning kan føre til deformasjon av dielektrisk kjerne, noe som fører til lokal impedanstmismatch og mikrorefleksjoner, som er spesielt destruktivt for millimetrebølgesignaler.
- Vibrasjon og mekanisk spenning : Vindlast og spenningsutmattelse i mastmonterte kontakter over tid; rustfrie stålfestemidler reduserer feilrater for kontakter med 34 % i områder med høy trafikk.
Robuste installasjonsmetoder—inkludert overholdelse av minimum bøyeradier, bruk av UV-beskyttede kanaler og riktig strekkbelastningsavlastning—er ikke valgfrie forbedringer, men grunnleggende krav for langtidsstabilitet i reelle 5G-nettverk.
