EN
Frekvensberoende förlustmekanismer i 5G-koaxialkabelns prestanda
Hudverkan och dielektriska förluster i sub-6 GHz- och mmWave-band
När man arbetar med högre frekvenser kan koaxkablar helt enkelt inte prestera lika bra på grund av hur naturen fungerar. Hudverkanen pressar RF-strömmar mot ledarnas yttre delar, vilket får dem att bete sig som om de har högre resistans. Koppar försämras snabbt när frekvenserna stiger, och leder till en minskning med cirka 40 % i ledningsförmåga när man går från 3,5 GHz upp till 28 GHz. Samtidigt börjar materialen inuti kabeln absorbera mer energi. Skummet polyeten förlorar ungefär 0,5 dB per meter vid 6 GHz, men genom att byta till fluorinerad etylenpropylen minskas dessa förluster med cirka 30 % i de besvärliga millimetervågsområdena eftersom det slösar mindre med energi. Alla dessa sammantagna förluster påverkar verkligen signalens kvalitet i stora MIMO-system, särskilt när det gäller precisionsformningen av strålar över 24 GHz där marginalen för fel numera är mycket liten. Systemdesigners upptäcker ofta att de kämpar mot krympande säkerhetsmarginaler allt eftersom frekvenserna fortsätter att stiga.
Valet av koaxialkabelkonstruktion som definierar 5G:s signalkvalitet
Ledarprenhet, skum-PE mot FEP-dielektrika och avvägningar i skärmningsarkitektur
Prestandan hos koaxialkablar i 5G-system beror egentligen på tre huvudsakliga konstruktionsfaktorer. Låt oss börja med ledarmaterialet. Syrefritt koppar (OFC) är att föredra eftersom det minskar resistiva förluster. Detta är särskilt viktigt vid millimetervågsfrekvenser eftersom skinneffekten pressar strömmen till ett tunt lager nära ytan. Därefter har vi valet av dielektriskt material. Här finns kompromisser. Skummetylengrundplast fungerar bra för frekvenser under 6 GHz med lägre signalförlust, men när man går upp mot 28 GHz blir fluorinerad etylenpropen (FEP) bättre trots att det kostar cirka 30 % mer enligt RF Component Journal från förra året. Den tredje faktorn är skärmning. Flerskiktsdesigner, som kombinationer av folie, flätning och folie, uppnår vanligtvis över 95 % täckning, vilket gör stor skillnad mot elektromagnetisk störning i tätbefolkade installationer. Tester i verkliga förhållanden visar att kablar som använder FEP istället för PE upplever ungefär 15 % mindre signalförstörning vid 24 GHz-frekvenser.
50 μ impedansekonsistens och dess roll för att minimera reflektion i 5G-basstationer
Att hålla en 50 ohms impedans inom ett tätt intervall på ±0,5 ohm är mycket viktigt för att minska signalreflektioner i dessa 5G-basstationskopplingar. Även små problem spelar roll här. När ledarens storlek inte är konsekvent eller när det finns luckor i dielektriskt material ökar något som kallas förhållandet mellan stående vågor (VSWR). Och detta problem förvärras ju längre signalerna färdas genom alla dessa antennmatningar i en array. Titta på vad som händer när VSWR når 1,5 till 1 vid frekvenser runt 3,5 GHz. Enligt vissa branschrapporter från förra året kan denna enkla missanpassning faktiskt minska den effektiva sändeffekten med cirka 20 %. Det är betydande. God tillverkningspraxis hjälper till att upprätthålla stabila impedansnivåer även när kablar blir längre eller temperaturen förändras. Detta leder till returförluster under -20 dB, vilket gör stor skillnad för signalkvalitet och stråljustering i de massiva MIMO-uppställningar som moderna nätverk är så beroende av idag.
Miljö- och installationsutmaningar för koaxialkablers tillförlitlighet i verkliga 5G-nät
EMI-resilienst: Skyddseffektivitet i täta urbana 5G-miljöer
Koaxialkablar har stora problem med elektromagnetisk störning i tätbefolkade stadsområden där 5G-antenner sitter precis bredvid kraftledningar och alla typer av industriell maskineri. RF-fälten överlappar hela tiden, vilket särskilt försämrar signalens kvalitet på delade elstolpar eller när flera kablar är samlade på tak. Skärmning gjord av både flätad koppar och aluminiumfolie kan minska denna störning med cirka 40 till 60 decibel, vilket hjälper till att upprätthålla de viktiga signalt-brusförhållandena som krävs för god prestanda. När företag hoppar över dessa skärmar blir minskningen i datahastighet mycket märkbar i områden med kraftig störning, till exempel vid travla tidsstationer eller i centrala affomsråden där dussintals signaler studsar runt samtidigt.
Fysiska degraderingsfaktorer: Fukt, UV-exponering, böjradie och mekanisk belastning
Utomhusinstallationer av 5G utsätter koaxialkablar för flera miljöpåfrestningar som påskyndar åldrande och försämrar prestanda:
- Fuktighet : Fuktinträngning orsakar korrosion av ledare och försämring av dielektrisk isolering, vilket ökar dämpningen med upp till 15 % (PTS, 2023); väderfast mantel och hermetiskt tätnade kontakter är obligatoriska i kustnära eller fuktrika områden.
- UV-exponering: Instabila polyetenmantlar blir spröda och spricker efter 2–3 års solljusexponering; UV-stabila material kan förlänga livslängden med cirka 70 %.
- Böjradie: Stram böjning kan orsaka deformation av den dielektriska kärnan, vilket leder till lokal impedansomatchning och mikroreflektion, något som särskilt är skadligt för millimetervågssignaler.
- Vibration och mekanisk belastning : Vindlast och mekanisk trötthet i mastmonterade kontakter över tid; dragavlastning av rostfritt stål minskar kontaktfel med 34 % i områden med hög trafik.
Robusta installationsmetoder – inklusive att följa minimiböjningsradier, använda UV-ratingsatta kanaler och korrekt sträckavlastning – är inte valfria förbättringar utan grundläggande krav för långsiktig tillförlitlighet i verkliga 5G-nät.
