EN
Mecanisme de pierdere dependente de frecvență în performanța cablului coaxial 5G
Efectul de suprafață și pierderile dielectrice în benzile Sub-6 GHz și mmWave
Atunci când lucrează la frecvențe mai mari, cablurile coaxiale nu pot oferi aceeași performanță din cauza modului în care funcționează natura. Efectul de suprafață împinge curenții RF către părțile exterioare ale conductoarelor, făcându-le să se comporte ca și cum ar avea o rezistență mai mare. Cuprul se degradează rapid pe măsură ce frecvențele cresc, pierzând aproximativ 40% din conductivitate atunci când trecem de la 3,5 GHz până la 28 GHz. În același timp, materialele din interiorul cablului încep să absoarbă mai multă energie. Polietilena spumă pierde aproximativ 0,5 dB pe metru la 6 GHz, dar trecerea la fluorură de etilen-propilenă reduce această pierdere cu aproximativ 30% în acele game dificile de unde milimetrice, deoarece nu risipește atât de multă energie. Toate aceste pierderi combinate afectează grav calitatea semnalului în sistemele mari MIMO, afectând în special precizia formării fasciculului peste 24 GHz, unde nu mai există aproape deloc toleranță la erori. Proiectanții de sisteme se confruntă adesea cu reduceri ale marjelor de siguranță pe măsură ce frecvențele continuă să crească.
Opțiuni de construcție a cablurilor coaxiale care definesc integritatea semnalului 5G
Puritatea conductorului, dielectrici din spumă de PE vs. FEP și compromisuri în arhitectura ecranării
Performanța cablurilor coaxiale în sistemele 5G se bazează de fapt pe trei factori principali de construcție. Să începem cu materialul conductorului. Cuprul fără oxigen (OFC) este preferat deoarece reduce pierderile rezistive. Acest lucru este foarte important la frecvențele de tip undă milimetrică, deoarece efectul de suprafață forțează curentul să circule doar printr-un strat subțire de lângă suprafață. Următorul aspect este alegerea materialului dielectric. Există compromisuri în acest sens. Polietilena spumă funcționează bine la frecvențe sub 6 GHz, având pierderi de semnal mai mici, dar atunci când se ajunge la 28 GHz, politetrafluoroetilena fluorurată (FEP) devine mai bună, chiar dacă costă cu aproximativ 30% mai mult, conform revistei RF Component Journal din anul trecut. Al treilea element este ecranarea. Designurile cu mai multe straturi, cum ar fi combinațiile folie-țesut-folie, ating de obicei o acoperire de peste 95%, ceea ce face o mare diferență în fața interferențelor electromagnetice în instalațiile aglomerate. Testele în condiții reale arată că cablurile care utilizează FEP în loc de PE suferă cu aproximativ 15% mai puțină degradare a semnalului la frecvențe de 24 GHz.
consistența impedanței de 50 μ și rolul său în minimizarea reflexiei în stațiile de bază 5G
Menținerea unei impedanțe de 50 ohmi într-un interval strâns de +/- 0,5 ohmi este foarte importantă pentru reducerea reflexiilor semnalului în acele conexiuni ale stațiilor de bază 5G. Aici contează și problemele minore. Atunci când dimensiunea conductorului nu este constantă sau există goluri în materialul dielectric, se mărește ceva numit raportul undei staționare de tensiune sau VSWR. Iar această problemă se agravează pe măsură ce semnalele trec prin toate acele alimentări ale antenelor dintr-o rețea. Uitați-vă ce se întâmplă atunci când VSWR ajunge la 1,5:1 la frecvențe de aproximativ 3,5 GHz. Conform unor rapoarte din industrie din anul trecut, această simplă nepotrivire poate reduce puterea radiată efectivă cu aproximativ 20%. Este semnificativ. Bunelor practici de fabricație le datorează menținerea unor niveluri constante de impedanță, chiar și atunci când cablurile devin mai lungi sau temperaturile se schimbă. Aceasta duce la pierderi de retur sub -20 dB, ceea ce face o mare diferență pentru calitatea semnalului și alinierea fascicolului în acele configurații massive MIMO de care rețelele moderne depind atât de mult în zilele noastre.
Provocări legate de mediu și instalare pentru fiabilitatea cablurilor coaxiale în rețelele reale 5G
Rezistență la IEM: Eficiența ecranării în mediile urbane dense 5G
Cablurile coaxiale întâmpină dificultăți reale în ceea ce privește interferențele electromagnetice în zonele urbane aglomerate, unde antenele 5G sunt amplasate chiar lângă liniile electrice și diverse tipuri de echipamente industriale. Câmpurile radiofrecvență se suprapun constant, ceea ce afectează calitatea semnalului, mai ales pe stâlpii de utilități partajați sau atunci când mai multe cabluri sunt grupate împreună pe acoperișuri. Ecranarea realizată din cupru țesut și folie de aluminiu poate reduce această interferență cu aproximativ 40–60 de decibeli, contribuind astfel la menținerea raportului semnal-zgomot esențial pentru o bună performanță. Atunci când companiile omit aceste ecrane, scăderea debitului de date devine foarte vizibilă în locații cu interferențe intense, cum ar fi gările de tren aglomerate sau zonele comerciale din centrul orașelor, unde zeci de semnale se reflectă simultan.
Factori de Degradare Fizică: Umiditate, Expunere la UV, Rază de Îndoire și Tensiune Mecanică
Instalările exterioare 5G expun cablurile coaxiale la mai mulți factori de stres ambiental care accelerează îmbătrânirea și afectează performanța:
- Umiditate : Pătrunderea umidității corodează conductoarele și degradează izolația dielectrică, crescând atenuarea cu până la 15% (PTS, 2023); învelișul rezistent la intemperii și conectorii etanșați ermetic sunt obligatorii în zonele costale sau cu umiditate ridicată.
- Expunerea la UV: Învelișurile din polietilenă instabilă devin casante și crapă după 2-3 ani de expunere la soare; compușii stabili la UV pot prelungi durata de viață cu aproximativ 70%.
- Raza de îndoire: Îndoirea strânsă poate provoca deformarea miezului dielectric, rezultând într-o neadaptare locală a impedanței și reflexii minore, ceea ce este deosebit de dăunător semnalelor în bandă milimetrică.
- Vibrație și stres mecanic : Solicitarea datorată vântului și oboseala conectorilor montați pe stâlpi în timp; elementele de fixare din oțel inoxidabil reduc cu 34% rata de defectare a conectorilor în zonele aglomerate.
Practici robuste de instalare — inclusiv respectarea razelor minime de îndoire, utilizarea conductelor rezistente la radiații UV și asigurarea unei fixări corespunzătoare pentru prevenirea solicitărilor — nu sunt îmbunătățiri opționale, ci cerințe fundamentale pentru fiabilitatea pe termen lung în rețelele reale de 5G.
