EN
Mecanismos de Perda Dependentes da Frequência no Desempenho do Cabo Coaxial 5G
Efeito Pelicular e Perdas Dielétricas nas Faixas Sub-6 GHz e mmWave
Ao operar em frequências mais altas, os cabos coaxiais simplesmente não conseguem desempenhar tão bem devido à forma como a natureza funciona. O efeito pelicular empurra as correntes de RF para as partes externas dos condutores, fazendo com que eles atuem como se tivessem uma resistência mais alta. O cobre piora rapidamente conforme as frequências aumentam, reduzindo cerca de 40% na condutividade ao passar de 3,5 GHz até 28 GHz. Ao mesmo tempo, os materiais no interior do cabo começam a absorver mais energia. O polietileno espumado perde cerca de 0,5 dB por metro a 6 GHz, mas a troca pelo politetrafluoroetileno reduz essas perdas em aproximadamente 30% nas difíceis faixas de onda milimétrica, já que desperdiça menos energia. Todas essas perdas combinadas prejudicam seriamente a qualidade do sinal em grandes sistemas MIMO, especialmente afetando a precisão do beamforming acima de 24 GHz, onde praticamente não há mais margem para erros. Os projetistas de sistemas frequentemente se veem lutando contra margens de segurança cada vez menores à medida que as frequências continuam subindo.
Escolhas na Construção de Cabos Coaxiais que Definem a Integridade do Sinal 5G
Pureza do Condutor, Dielétricos em PE Espumado vs. FEP e Compromissos na Arquitetura de Blindagem
O desempenho dos cabos coaxial nos sistemas 5G realmente se resume a três fatores de construção principais. Vamos começar com o material condutor. O cobre sem oxigénio (OFC) é preferido porque reduz as perdas de resistividade. Isto é muito importante nas frequências de onda milimétrica, uma vez que o efeito da pele empurra a corrente para uma fina camada perto da superfície. Em seguida temos a seleção de materiais dielétricos. Há trocas aqui. O polietileno espumado funciona bem para frequências abaixo de 6 GHz com menor perda de sinal, mas quando empurra para 28 GHz, o etileno-propileno fluorado (FEP) se torna melhor, apesar de custar cerca de 30% a mais de acordo com o RF Component Journal do ano passado. O terceiro elemento é o escudo. Os projetos de várias camadas, como combinações de folhas de papelão, normalmente alcançam mais de 95% de cobertura, o que faz uma grande diferença contra interferências eletromagnéticas em instalações lotadas. Os testes em condições reais mostram que os cabos que utilizam FEP em vez de PE sofrem cerca de 15% menos degradação do sinal nas frequências de 24 GHz.
consistência da Impedância de 50 μ e Seu Papel na Minimização da Reflexão em Estações Base 5G
Manter a impedância de 50 ohms dentro de uma faixa apertada de +/- 0,5 ohm é realmente importante para reduzir reflexões de sinal nas conexões dessas estações base 5G. Pequenos problemas também importam aqui. Quando o tamanho do condutor não é consistente ou existem lacunas no material dielétrico, aumenta-se algo chamado razão de onda estacionária de tensão, ou VSWR. E esse problema piora à medida que os sinais se propagam por todas aquelas alimentações de antena em um arranjo. Veja o que acontece quando a VSWR atinge 1,5 para 1 em torno de frequências de 3,5 GHz. De acordo com alguns relatórios do setor do ano passado, esse simples desajuste pode reduzir a potência irradiada efetiva em cerca de 20%. Isso é significativo. Boas práticas de fabricação ajudam a manter níveis estáveis de impedância mesmo quando os cabos ficam mais longos ou as temperaturas mudam. Isso resulta em perdas de retorno abaixo de -20 dB, o que faz grande diferença na qualidade do sinal e no alinhamento do feixe nos arranjos massivos MIMO dos quais as redes modernas dependem tão fortemente atualmente.
Desafios Ambientais e de Instalação para a Confiabilidade dos Cabos Coaxiais em Redes 5G do Mundo Real
Resiliência a Interferências Eletromagnéticas: Efetividade do Blindagem em Ambientes Urbanos Densos com 5G
Os cabos coaxiais enfrentam grandes dificuldades com interferência eletromagnética em áreas urbanas movimentadas, onde antenas 5G estão localizadas bem ao lado de linhas elétricas e todos os tipos de maquinário industrial. Os campos de radiofrequência continuam se sobrepondo em todos os lugares, o que prejudica especialmente a qualidade do sinal em postes compartilhados de utilidades ou quando múltiplos cabos são agrupados juntos em coberturas. O blindagem composto por cobre trançado e folha de alumínio pode reduzir essa interferência em cerca de 40 a 60 decibéis, o que ajuda a manter as importantes relações sinal-ruído necessárias para um bom desempenho. Quando empresas dispensam esses blindagens, a queda na taxa de transferência de dados torna-se bastante evidente em locais com alta interferência, como estações de trem movimentadas ou áreas comerciais centrais, onde dezenas de sinais estão refletindo ao mesmo tempo.
Fatores de Degradação Física: Umidade, Exposição a UV, Raio de Curvatura e Tensão Mecânica
Instalações externas de 5G expõem cabos coaxiais a múltiplos fatores ambientais que aceleram o envelhecimento e prejudicam o desempenho:
- Umidade : A entrada de umidade corrói os condutores e degrada o isolamento dielétrico, aumentando a atenuação em até 15% (PTS, 2023); revestimentos resistentes às intempéries e conectores selados hermeticamente são obrigatórios em regiões costeiras ou de alta umidade.
- Exposição a UV: Bainhas de polietileno instáveis tornam-se frágeis e racham após 2 a 3 anos de exposição ao sol; compostos estáveis aos raios UV podem prolongar sua vida útil em cerca de 70%.
- Raio de curvatura: Curvaturas acentuadas podem causar deformação do núcleo dielétrico, resultando em desajuste local de impedância e microreflexões, o que é particularmente destrutivo para sinais em ondas milimétricas.
- Vibração e Tensão Mecânica : Carga de vento e fadiga por tensão em conectores montados em postes ao longo do tempo; dispositivos de alívio de tensão em aço inoxidável reduzem em 34% as falhas de conectores em áreas com alto tráfego.
Práticas robustas de instalação — incluindo a adesão aos raios de curvatura mínimos, uso de eletrodutos com classificação UV e alívio adequado de tensão — não são melhorias opcionais, mas requisitos fundamentais para a confiabilidade a longo prazo em redes 5G no mundo real.
