RF maitinimo kabelis: praradimų biudžetas antenos bokštams

Žemės lygyje esančių siųstuvų įrangos prijungimas prie ant stogo montuojamų antenų yra vienas didžiausių galimų galios nuostolių šaltinių bet kurioje belaidėje tinklo sistemoje. Antenos bokštų, kurių aukštis svyruoja nuo 15 iki 90 metrų, atveju bendras RF maitinimo kabelio slopinimas gali lengvai viršyti 10 dB. Praktikoje 10 dB nuostolis reiškia, kad daugiau nei 90 procentų siųstuvo išėjimo galios virsta išsisklaidančia šiluma dar prieš pasiekdama spinduliuojančius elementus.

Tikslaus antenos bokšto nuostolių biudžeto apskaičiavimas yra būtinas ryšių planuotojams, transliacijos inžinieriams ir tinklo operatoriams. Viso maitinimo kabelio slopinimo balansavimas su fizinio kabelio svoriu, vėjo apkrova ir įrengimo biudžetu užtikrina ilgalaikę ryšio patikimumą komercinėse mobiliuosiuose ryšiuose, viešosios saugos ir privačiose belaidėse sistemose.

Maitinimo kabelio slopinimo mechanizmų supratimas

Signalų blogėjimas RF maitinimo kablelyje kyla iš dviejų skirtingų fizinių priežasčių: laidininko nuostolių ir dielektrinio nuostolio.

• Laidininko nuostoliai : Kyla dėl odos efekto pasipriešinimo išilgai centro laidininko išorinio paviršiaus ir vidinės apsauginės sienelės. Laidininko nuostoliai didėja proporcingai dažnio kvadratinei šakniai.
• Dielektrinis nuostolis : Kyla dėl molekulinės energijos absorbcijos izoliacinėje medžiagoje, skiriančioje laidininkus. Dielektrinės nuostolios tiesiškai didėja kartu su dažniu.

Mikrobangų dažniuose virš 1 GHz dielektrinė absorbcija nulemia bendrą maitinimo kabelio slopinimą. Standartiniai lankstūs koaksialiniai kabeliai, tokie kaip RG-213 ar LMR-400, tinka trumpesnėms perjungimo linijoms (mažiau nei 100 pėdų) žemesniuose dažniuose. Tačiau aukštų antenos bokštų nuostolių biudžeto reikalavimai reikalauja oro dielektrinių arba mažų nuostolių putų koaksialinių linijų.

Raubuotas varinis koaksialinis kabelis, paprastai vadinamas heliax kabeliu, užtikrina mažesnius nuostolius vienam pėdai nei lankstūs plaitoti analogai. Pavyzdžiui, 7/8 colio heliax kabelis 900 MHz dažnyje parodo apytiksliai 1,5 dB maitinimo kabelio slopinimo kiekvieniems 100 pėdų, tuo tarpu standartinis LMR-400 tokiomis pačiomis sąlygomis parodo apytiksliai 3,9 dB.

Palyginant maitinimo kabelio slopinimo našumą

Tinkamo radijo dažnio maitinimo kabelio parinkimas reiškia fizinio kabelio dydžio, lenkimo spindulio ribų ir slopinimo rodiklių balansavimą veikimo dažnių juostose.

Šių slopinimo skaičių analizė parodo, kodėl svarbu pasirinkti mažo nuostolio heliax laidus ilgesniems vertikaliems bokštų laidams. Pakeitus lankstųjį koaksialinį laidą į 7/8 colio raukšlėtą laidą, išspinduliuotos antenos galia žymiai padidėja per 150 pėdų vertikalią atstumą.

Antenos bokšto nuostolių biudžeto apskaičiavimas

150 pėdų antenos bokšto įrenginio įvertinimas 2,4 GHz „Wi-Fi“ atgalinio ryšio jungtyje iliustruoja, kaip laidų pasirinkimas veikia visos sistemos ryšio rezervus.

Tarkime, kad siųstuvo išėjimo galia yra 30 dBm (1 vatas):

• Lankstausiojo koaksialinio laido kelias : Naudojant LMR-400 UF lankstųjį koaksialinį laidą, maitrinimo laido slopinimo norma 2,4 GHz dažnyje yra 6,6 dB kiekvieniems 100 pėdų, todėl 150 pėdų ilgio laide susidaro 9,9 dB nuostolis. Pridėjus 1,0 dB, kad būtų atsižvelgta į sujungimo elementų įterpimo nuostolius (po 0,5 dB kiekvienam iš dviejų sąsajų), bendras kelio nuostolis sudaro 10,9 dB. Galutinė galia, tiekiama į antenos maitrinimo tašką, sumažėja iki 19,1 dBm (81 mW).
• Mažo nuostolio raukšlėtojo laido kelias pakeitus pagrindinę liniją 1/2 colio gofruotu heliax laidu, linijos slopinimas sumažėja iki 3,2 dB kiekvieniems 100 pėdų (30,48 m) ilgio ruožui 2,4 GHz dažnyje, todėl 150 pėdų (45,72 m) ilgio ruože susidaro 4,8 dB linijos nuostolių. Įskaičius 1,0 dB jungiklių nuostolius, bendras kelio nuostolis sudaro 5,8 dB. Grynasis galios lygis, pasiekiantis antenos maitinimo tašką, padidėja iki 24,2 dBm (263 mW).

Pagrindinės RF maitinimo linijos modernizavimas padidina efektyvią į antenos spinduliuojančiuosius elementus tiekiamą galią daugiau nei tris kartus, o silpną belaidžio ryšio ryšį paverčia patikimu ryšiu.

Bokšto viršūnės stiprintuvo įdiegimo vertinimas

Kai antenos bokšto nuostolių biudžetas rodo per didelius linijos nuostolius, bokšto viršūnės stiprintuvo (TTA) įrengimas yra alternatyvus būdas išsaugoti ryšio rezervus. Bokšto viršūnės stiprintuvas montuojamas tiesiogiai bokšto viršūnėje šalia antenos ir stiprina įeinančius silpnuosius signalus dar prieš juos nukrentant per maitinimo laidą ilgu keliu žemyn iki bazinės stoties imtuvų.

Nors bokšto viršūnėje įrengtas stiprintuvas pagerina pakilimo ryšio imtuvo jautrumą, jis taip pat sukelia papildomų įrangos išlaidų, reikalauja nuolatinės srovės įtampų tiekimo bokšte ir sukuria galimą verslo nutraukimo vietą, kuri yra pažeidžiama per žaibų smūgius ir ekstremalių orų sąlygų.

Jungiklių kokybė ir prijungimo praktika

Net aukščiausios kokybės heliax laidai praranda našumą, jei prie jų prijungti netinkamai sumontuoti jungikliai. Netinkamai sujungta išplėsta jungtis ar nešvarus sujungiamasis paviršius banglotojo RF maitinimo laido gali sukelti 0,5–1,0 dB papildomų įterpimo nuostolių ir sukurti didelius atspindžius (VSWR), kurie grįžta į didelės galios stiprintuvus.

• Sąsajos pasirinkimas : Didelės galios bazinės stoties maitinimo linijos dažniausiai remiasi oro sąlygoms atspariais 7–16 DIN, N tipo arba mažo PIM 4,3–10 jungikliais, kurie suprojektuoti veikti esant lauko temperatūros pokyčiams.
• Tikslus surinkimas tinkamas pleišto išdėstymas, teisingas sukimo momentas tvirtinant ir oro bei drėgmės nepraleidžiantys apsauginiai apvalkalai neleidžia drėgmei patekti į kabelius, todėl jų dielektrinės savybės ilgainiui nesumažėja.

Gamybos puikumas ir tiekimo grandinės galimybės

Ilgojo nuotolio belaidžių ryšių diegimui reikia patikimų jungiamųjų įrenginių, kurie yra sukurti veikti sunkiomis aplinkos sąlygomis. Šiuolaikinės ryšių tinklo sistemos priklauso nuo tiksliai suprojektuotų RF maitinimo kabelio perjungiklių, oro bei drėgmės nepraleidžiančių galinių jungčių ir mažų nuostolių sujungimo adapterių, kad būtų išlaikytos sistemos ryšio ribos.

Specializuoti koaksialinės įrangos tiekėjai, tokie kaip WORLDPEAK, palaiko pasaulinės infrastruktūros statybą siūlydami pritaikytas RF maitinimo laidų jungtis ir tikslų sujungiamųjų elementų pasirinkimą. Išlaikydami visišką CNC apdirbimo, automatizuoto metalo dengimo ir pilną vektorinio tinklo analizatoriaus bandymų infrastruktūrą, WORLDPEAK teikia pritaikytas heliax laidų užbaigimo jungtis ir žemo PIM šuoliukų jungtis, kurios tiksliai atitinka vietos reikalavimus. Laikydamiesi griežtų tarptautinių ISO kokybės valdymo sistemų, WORLDPEAK tiekia ilgalaikes, gamykloje išbandytas koaksialines sprendimų verslo klientams visame pasaulyje – telekomunikacijų, transliavimo ir krašto apsaugos sektoriuose.