Koaxiální napájecí kabel pro anténí systémy základnových stanic

V moderních mobilních sítích je koaxiální napájecí kabel hlavní „tepnicí“, která propojuje vysílačově-přijímačové zařízení základnové stanice s anténou umístěnou na vrcholu věže. Ačkoli se architektury vzdálených rádiových hlav (RRH) a systémy optického vlákna až k anténě (FTTA) stále rozšiřují, vysoce výkonné RF napájecí kabelové systémy zůstávají nezbytné pro makrobuňky, malé buňky (small cell) i vysílací infrastrukturu po celém světě. Kvalita, stínění a přesnost instalace každého úseku koaxiálního napájecího kabelu přímo ovlivňují poloměr pokrytí, propustnost dat, účinnost rozpočtu spojení (link budget) a míru přerušení hovorů.

Výběr vhodného kabelu pro mobilní anténu a hromadného koaxiálního kabelu pro rozsáhlé nasazení vyžaduje jasné pochopení rozpočtu útlumu, potlačení pasivní intermodulace (PIM) a tepelné odolnosti.

Technické srovnání napájecích kabelů základnových stanic

Výběr vhodného napájecího kabelu pro základnovou stanici spočívá v rovnováze mezi fyzickou pružností kabelu a útlumem signálu (ztráta v dB na 100 metrů) při provozních frekvencích, jako jsou 900 MHz, 1800 MHz nebo 3,5 GHz pásmo 5G.

Anatomie kroucených měděných napájecích kabelů

Standardní plétené kabely nestačí v prostředích s vystavenými věžemi. Trvalé makrobuňkové instalace závisí na variantách kroucených měděných RF napájecích kabelů, které jsou navrženy tak, aby odolávaly vlhkosti, UV poškození a mechanické deformaci.

• Vnější vodič kruhově nebo šroubovitě kroucené měděné potrubí poskytuje vyšší úroveň RF stínění, nízkou vložní ztrátu a mechanickou pružnost bez ohýbání.
• Vnitřní vodič plné měděné nebo mědí potažené hliníkové (CCA) vodiče optimalizují vodivost prostřednictvím vysokofrekvenčního jevu povrchového efektu a zároveň řídí celkovou hmotnost.
• Dielektrická vrstva uzavřenobuněčná polyethylénová pěna naplněná dusíkem poskytuje vysokou rychlost šíření (VP) a dlouhodobou odolnost proti vlhkosti.
• Vnější obal těžký, UV stabilizovaný polyethylén (PE) nebo plamenoodolný plášť chrání vnitřní vrstvy před extrémními teplotami a environmentálním opotřebením.

Výpočty rozpočtu spojení a rozměry kabelů

Určení správného průměru koaxiálního napájecího kabelu začíná výpočtem povoleného rozpočtu ztrát na daném místě. Úspora i zlomku decibelu podél přenosové trasy se překládá do výrazně širšího pokrytí na okraji buňky a vyšších rychlostí datového přenosu v směru nahoru.

Uvažujme nasazení makrobuněční věže s vertikálním úsekem o délce 50 metrů a horizontálním úsekem o délce 5 metrů do stanice, celkem tedy 55 metrů napájecího kabelu pro základnovou stanici:

Rozpočet ztrát (7/8 palce) = 55 m × (3,9 dB / 100 m) = 2,15 dB při 900 MHz

Rozpočet ztrát (1/2 palce) = 55 m × (6,5 dB / 100 m) = 3,58 dB při 900 MHz

Výběr koaxiálního napájecího kabelu o průměru 7/8 palce namísto kabelu o průměru 1/2 palce ušetří 1,43 dB výkonu signálu. V průběhu víceletého životního cyklu sítě tato úspora výkonu zvyšuje spolehlivost spojení, prodlužuje citlivost přijímače a snižuje požadavky na výkon zesilovačů základnové stanice.

Zamezení pasivní intermodulace v sítích s vysokou hustotou

Pasivní intermodulace (PIM) vzniká, když nelineární přechody v RF trase generují nežádoucí signály, které pronikají do sousedních přijímacích kanálů. Moderní vícekanálové sítě LTE a 5G vyžadují nízké hodnoty PIM (obvykle ≤ −160 dBc) u všech spojů RF napájecích kabelů, aby byla zachována kapacita sítě.

Klíčové faktory pro omezení PIM na základnových stanicích zahrnují:

• Precizní konektory: Použití vysoce kvalitních konektorů 7/16 DIN nebo 4.3-10 s neferomagnetickým povlakem a robustní geometrií rozhraní.
• Standardizace utahovacího momentu: Použití kalibrovaných momentových klíčů při instalaci, aby byl zajištěn konstantní tlak kontaktu bez poškození závitů.
• Příprava konektorů: Použití specializovaných nástrojů pro přípravu, které zajišťují rovné, bezostří řezy na žebrovaném vnějším stínění. Kovové třísky zůstávající uvnitř dielektrika výrazně zhoršují výkon PIM.
• Ochrana proti prostupu prostředí: Zabezpečení spojů proti vniknutí vlhkosti, která urychluje oxidaci a způsobuje nelinearity kontaktu.

Strategické výhody nákupu koaxiálního kabelu v dávkách

Pro regionální nasazování sítí, týmy pro nouzovou údržbu a systémové integrátory přináší přímý nákup koaxiálního kabelu v dávkách operační a logistické výhody:

• Optimalizace nákladů: Objednávky velkých množství obvykle snižují nákupní cenu za metr o 15 až 30 % oproti nákupu krátkých, předem nařezaných délek.
• Konzistence mezi šaržemi: Nákup koaxiálního kabelu v dávkách z jediné výrobní šarže snižuje odchylky impedance a zajišťuje předvídatelný výkon VSWR na tisících lokalit věží.
• Snížení odpadu: Přizpůsobené navíjení na cívky umožňuje montážním týmům řezat přesné délky tras, čímž se snižuje odpad kabelu a zbytečné zbytky.
• Zjednodušená logistika: Spolehnutí se na konsolidovaný dodavatelský řetězec zjednodušuje příjemní kontrolu, celní vybavení a distribuci po jednotlivých lokalitách.

Standardy instalace na lokalitách a protipožární protokoly

Správná mechanická instalace chrání integritu koaxiálního napájecího kabelu před extrémními povětrnostními podmínkami, bleskovými údery a fyzickým namáháním.

Uzemnění věže a ochrana proti přepětí

Uzemňovací sady je nutné nainstalovat v klíčových bodech podél RF trasy, aby se bleskové údery odvedly a statický náboj bezpečně rozptýlil do uzemňovací sítě:

• Na vrcholu svislého úseku, v blízkosti připojení anténního skokového kabelu.
• U základny věžové konstrukce těsně před přechodem kabelu do vodorovného úseku.
• V místě vstupu do zařízení (uzavírací deska).
• Podél svislých úseků v intervalech nevyšších než 50 metrů.

Čtyřkrokový postup utěsnění spojů

Každé venkovní koaxiální spojení vyžaduje vícevrstvou ochrannou bariéru:

• Primární těsnění hotové spojovací zařízení obalte samoslepicí gumovou butylovou páskou (např. 3M 2228 nebo ekvivalent), přičemž použijte překrytí 50 % a natáhněte pásku na polovinu její původní šířky.
• Druhá pečeť : Použijte prémiovou PVC elektrickou pásku odolnou vůči počasí přes butylovou vrstvu tak, aby přesahovala butylový okraj alespoň o 25 mm, čímž se zabrání pronikání vlhkosti a poškození UV zářením.
• Vnější bariéra : Nasuňte počasíodolné krytky nebo studeně smrštitelné pouzdra přes izolované spojení pro mechanickou ochranu.
• Vytvoření kapací smyčky : Vytvořte smyčku směrem dolů těsně před tím, než vstoupí kabel buňkové antény do vstupního portu stanice, aby nedošlo k pronikání dešťové vody podél kabelu dovnitř.

Spolupráce s důvěryhodnými dodavateli RF infrastruktury

Návrh a nasazení odolné buňkové infrastruktury vyžadují robustní komponenty, které jsou konstruovány tak, aby odolaly náročným venkovním podmínkám. Společnost Worldpeak nabízí rozsáhlý sortiment řešení pro RF napájecí kabely, prémiové konektory a příslušenství navržené pro celosvětová telekomunikační nasazení.

Tím, že dává přednost přesným výrobním tolerancím, konstrukcím s nízkým PIM a spolehlivému rozvodu koaxiálních kabelů pro hromadné použití, poskytuje Worldpeak provozovatelům sítí a dodavatelům kompletních řešení škálovatelná řešení pro RF připojení po celém světě.