EN
Mechanizmy strat zależne od częstotliwości w wydajności kabla koncentrycznego 5G
Efekt naskórkowy i straty dielektryczne w pasmach sub-6 GHz i mmWave
Podczas pracy na wyższych częstotliwościach kable koncentryczne nie mogą działać równie dobrze z powodu działania praw przyrody. Efekt naskórka przesuwa prądy RF ku zewnętrznym częściom przewodników, sprawiając, że działają one tak, jakby miały wyższy opór. Miedź szybko traci swoje właściwości wraz ze wzrostem częstotliwości, obniżając przewodność o około 40% przy zmianie z 3,5 GHz do 28 GHz. W tym samym czasie materiały wewnętrzne kabla zaczynają pochłaniać więcej energii. Pena polietylenowa traci około 0,5 dB na metr przy 6 GHz, ale przejście na fluorowany etylen-propylen zmniejsza te straty o około 30% w trudnych zakresach fal milimetrowych, ponieważ marnuje mniej energii. Wszystkie te skumulowane straty znacząco pogarszają jakość sygnału w dużych systemach MIMO, szczególnie utrudniając precyzję formowania wiązki powyżej 24 GHz, gdzie już praktycznie nie ma miejsca na błędy. Projektanci systemów często muszą walczyć ze zmniejszającymi się marginesami bezpieczeństwa w miarę wzrostu częstotliwości.
Wybory konstrukcji kabla koncentrycznego wpływające na integralność sygnału 5G
Czystość przewodnika, dielektryki z piankowego PE vs. FEP oraz kompromisy w architekturze ekranowania
Wydajność kabli koncentrycznych w systemach 5G zależy naprawdę od trzech głównych czynników konstrukcyjnych. Zaczynmy od materiału przewodnika. Miedź beztlenowa (OFC) jest preferowana, ponieważ zmniejsza straty rezystancyjne. Ma to duże znaczenie przy częstotliwościach milimetrowych, ponieważ efekt naskórkowy powoduje, że prąd koncentruje się jedynie w cienkiej warstwie przy powierzchni. Kolejnym aspektem jest wybór materiału dielektryka. Istnieją tu kompromisy. Piankowy polietylen dobrze sprawdza się przy częstotliwościach poniżej 6 GHz, oferując niższe tłumienie sygnału, ale przy częstotliwościach zbliżonych do 28 GHz lepszy staje się fluorowany polietylen propylenowy (FEP), mimo że jego koszt jest o około 30% wyższy, jak podano w RF Component Journal z ubiegłego roku. Trzecim elementem jest ekranowanie. Konstrukcje wielowarstwowe, takie jak połączenia folia-splot-folia, osiągają zazwyczaj pokrycie powyżej 95%, co znacząco wpływa na ochronę przed interferencjami elektromagnetycznymi w gęsto upakowanych instalacjach. Testy w warunkach rzeczywistych wykazały, że kable z FEP zamiast PE wykazują około 15% mniejsze degradowanie sygnału przy częstotliwościach 24 GHz.
spójność impedancji 50 μ i jej rola w minimalizowaniu odbić w stacjach bazowych 5G
Utrzymanie impedancji 50 ohm w ograniczonym zakresie +/- 0,5 ohm jest naprawdę ważne, aby zmniejszyć odbicia sygnału w połączeniach stacji bazowych 5G. Małe sprawy też mają tu znaczenie. Kiedy rozmiar przewodnika nie jest spójny lub w materiale dielektrycznym są luki, powstaje coś zwanego współczynnikiem fali napięcia stałego lub VSWR. Problem pogarsza się, gdy sygnały przechodzą przez wszystkie anteny w szeregu. Zobaczcie, co się dzieje, gdy VSWR osiąga 1,5 do 1 przy częstotliwościach około 3,5 GHz. Według niektórych raportów z zeszłego roku, ten prosty brak zgodności może obniżyć skuteczną moc promieniowania o około 20%. To jest ważne. Dobre praktyki produkcyjne pomagają utrzymać stały poziom impedancji nawet w przypadku wydłużania się kabli lub zmiany temperatury. Prowadzi to do strat zwrotnych poniżej -20 dB, co ma duże znaczenie dla jakości sygnału i ustawienia wiązki w tych ogromnych konfiguracjach MIMO, na których współczesne sieci tak mocno polegają.
Wyzwania środowiskowe i instalacyjne w zakresie niezawodności kabli koaksjalnych w sieciach 5G w rzeczywistości
Odporność na EMI: skuteczność zabezpieczenia w gęstych środowiskach miejskich 5G
Kable koaksjalne naprawdę borykają się z interferencjami elektromagnetycznymi w zatłoczonych miejscowościach, gdzie anteny 5G znajdują się tuż obok linii elektrycznych i wszelkiego rodzaju maszyn przemysłowych. Pole RF po prostu ciągle się wszędzie nakłada, co pogarsza jakość sygnału szczególnie na tych wspólnych słupkach lub gdy wiele kabli jest złożonych razem na dachu. Osłony wykonane z miedzi i folii aluminiowej mogą zmniejszyć zakłócenia o około 40 do 60 decybeli, co pomaga utrzymać te ważne stosunki sygnału do hałasu, których potrzebujemy do dobrej wydajności. Kiedy firmy pomijają te osłony, spadek przepustowości danych staje się bardzo zauważalny w miejscach z dużą zakłóceniem, takich jak ruchliwe dworce kolejowe lub centra biznesowe, gdzie dziesiątki sygnałów odbija się jednocześnie.
Czynniki degradacji fizycznej: wilgotność, ekspozycja na promieniowanie UV, promień gięcia i naprężenia mechaniczne
Instalacje 5G na zewnątrz narażają kable koncentryczne na wiele czynników środowiskowych przyspieszających starzenie i pogarszające wydajność:
- Wilgotność : Wnikanie wilgoci powoduje korozję przewodników i degradację izolacji dielektrycznej, zwiększając tłumienie nawet o 15% (PTS, 2023); w regionach nadmorskich lub o wysokiej wilgotności obowiązkowe są odporną na warunki atmosferyczne osłonę i hermetycznie zamknięte złącza.
- Ekspozycja na promieniowanie UV: niestabilne płaszczes polietylenowe stają się kruche i pękają po 2-3 latach ekspozycji na światło słoneczne; zastosowanie związków odpornych na działanie promieniowania UV może wydłużyć ich żywotność o około 70%.
- Promień gięcia: zbyt ciasne gięcie może spowodować odkształcenie rdzenia dielektrycznego, co prowadzi do lokalnego niedopasowania impedancji i mikroodbić, co szczególnie szkodliwie wpływa na sygnały milimetrowe.
- Wibracje i naprężenia mechaniczne : Obciążenie wiatrem oraz zmęczenie złącz montowanych na słupach w czasie; zastosowanie elementów kompensujących naprężenie ze stali nierdzewnej zmniejsza częstotliwość uszkodzeń złącz o 34% w obszarach o dużym natężeniu ruchu.
Solidne praktyki instalacyjne — w tym przestrzeganie minimalnych promieni gięcia, stosowanie przewodów ochronnych odpornych na promieniowanie UV oraz odpowiedniego zabezpieczenia przed naprężeniem — nie są dodatkowymi udogodnieniami, lecz podstawowymi wymaganiami niezbędnymi dla długoterminowej niezawodności rzeczywistych sieci 5G.
