Cáp cấp nguồn: Ứng dụng cho tháp và trạm gốc (BTS)

Trong cơ sở hạ tầng tháp di động, hệ thống ăng-ten phân bố (DAS) và trạm gốc (BTS), cáp feeder đóng vai trò như hệ thống tuần hoàn trung tâm đối với công suất tần số vô tuyến (RF) cao. Việc truyền tín hiệu giữa các bộ thu phát vô tuyến và ăng-ten đặt trên đỉnh cột đòi hỏi tính liên tục tuyệt đối. Khi một nhà thầu lựa chọn đường truyền chỉ dựa trên giá mua hoặc khả năng sẵn có trong danh mục sản phẩm, toàn bộ ngân sách liên kết (link budget) sẽ bị ảnh hưởng. Mỗi phần nhỏ của decibel bị suy hao trên một đoạn cáp thẳng đứng dài sẽ trực tiếp làm giảm độ nhạy của bộ thu và tầm phủ sóng của bộ phát.

Các vai trò điện và sự đánh đổi về mức suy hao trong truyền dẫn RF

Một chức năng chính cáp feeder truyền năng lượng tần số vô tuyến công suất cao ở độ cao vượt quá vài trăm feet đồng thời cách ly đường truyền tín hiệu khỏi nhiễu từ bên ngoài. Các trạm gốc di động hiện đại hoạt động trong môi trường đa tần số dày đặc, nơi hiện tượng giao thoa điều chế thụ động và rò rỉ tín hiệu làm suy giảm thông lượng dữ liệu. Cáp đồng có lớp dẫn ngoài dạng gợn sóng và cấu tạo chắc chắn duy trì hiệu quả che chắn vượt mức 120 dB, ngăn chặn hiện tượng xuyên âm giữa các dải tần di động đặt gần nhau.

Suy hao là ràng buộc điện học chủ đạo. Vì tổn hao do hiệu ứng da tăng tỷ lệ thuận với căn bậc hai của tần số, nên dây dẫn có đường kính lớn hơn là điều thiết yếu đối với phổ 5G dải trung và LTE. cáp feeder giữ nguyên trở kháng đặc trưng nghiêm ngặt ở mức 50 ohm trên toàn bộ dải tần hoạt động.

Kích thước cáp cấp nguồn	Cấu tạo lớp dẫn ngoài	Suy hao tại 900 MHz (trên 100 ft)	Suy hao tại 2100 MHz (trên 100 ft)	Bán kính uốn tối thiểu	Ứng dụng điển hình tại trạm thu phát gốc di động (BTS)
1/2 inch tiêu chuẩn	Ống đồng gợn sóng	~2,1 dB	~3,3 dB	125 mm (5,0 inch)	Các dây nhảy mái nhà, các đoạn ăng-ten ngắn, các tuyến cáp DAS chạy dọc theo giếng thang
tiêu chuẩn 7/8 inch	Ống đồng gợn sóng	~1,1 dB	~1,8 dB	250 mm (10,0 inch)	Các tuyến cáp chạy dọc tháp chính, các tuyến cáp trung tâm trạm gốc ở khoảng cách trung bình
tiêu chuẩn 1-1/4 inch	Ống đồng gợn sóng	~0,8 dB	~1,3 dB	380 mm (15,0 inch)	Các trạm macro công suất cao, các đường truyền ngang dài
tiêu chuẩn 1-5/8 inch	Ống đồng gợn sóng	~0,6 dB	~1,1 dB	500 mm (20,0 inch)	Các tháp phát sóng ở độ cao lớn, các tuyến tế bào siêu dài

Các quyết định về kích thước và động lực học thực tế của tuyến cáp trên tháp

Chọn một tuyến cáp lớn cáp feeder giải quyết các thách thức suy hao trên giấy, nhưng cơ học thực tế tại hiện trường quy định các giới hạn khả thi. Một dây dẫn rãnh 1-5/8 inch mang lại khả năng dẫn điện xuất sắc, tuy nhiên trọng lượng và diện tích đón gió của nó đòi hỏi các giá đỡ cấu trúc được gia cố, các kẹp nâng được hiệu chỉnh chính xác và không gian máng cáp đáng kể.

Trong quá trình lắp đặt tháp, đội thi công cáp phải cố định cáp feeder bằng các móc treo làm từ thép không gỉ đã được hiệu chuẩn, đặt cách nhau ba đến bốn feet dọc theo các thang đứng. Việc không hỗ trợ đúng cách đoạn cáp này sẽ dẫn đến hiện tượng mỏi kim loại dưới tác động của rung động mạnh do gió hoặc đóng băng vào mùa đông. Khi đi qua các chỗ uốn cong trên cầu cáp và lối vào tủ điều khiển, kỹ sư thường chuyển từ cáp cứng đường kính 7/8 inch cáp feeder sang dây nhảy siêu linh hoạt đường kính 1/2 inch. Kiến trúc lai này ngăn ngừa lực đòn bẩy cơ học gây nứt các gioăng gốm bên trong đầu nối thiết bị phát sóng.

Sự khớp trở kháng và những quan niệm sai lầm về cáp đồng trục dùng trong hệ thống điện lực

Một sai sót phổ biến khi mua sắm thiết bị cho các công trình thương mại bắt nguồn từ việc hiểu sai về trở kháng đặc trưng. Hệ thống phân phối phát thanh, tín hiệu truyền hình vệ tinh và hệ thống an ninh tòa nhà đều sử dụng cáp có trở kháng 75 ohm, ví dụ như cáp tiêu chuẩn cáp đồng trục Rg6 . Ngược lại, thiết bị viễn thông thương mại và trạm gốc di động chỉ hoạt động trên các hệ thống truyền dẫn có trở kháng 50 ohm.

Lắp đặt một cáp đồng trục Rg6 vào bộ phát tế bào 50 ohm tạo ra sự không khớp VSWR cơ bản ngay lập tức ở tỷ lệ 1,5:1. Sự gián đoạn cấu trúc này phản xạ khoảng 4% công suất tiến về lại giai đoạn đầu ra của bộ khuếch đại công suất, gây tích nhiệt và làm suy giảm độ chính xác điều chế. Hơn nữa, một dây cáp rg6 có tính năng chắn bằng lá nhôm và lõi dẫn trung tâm bọc đồng trên thép đồng, được thiết kế để chịu lực kéo cơ học thấp và hoạt động ở tần số truyền hình cao, chứ không phải để xử lý liên tục công suất cao như yêu cầu của hệ thống tế bào cáp feeder .

Dòng cáp truyền dẫn	Khả năng cản đặc trưng	Vật liệu lõi dẫn trung tâm	Cấu trúc chắn	Mục đích kỹ thuật chính
Cáp cấp nguồn BTS dạng rãnh	50 ohm	Đồng đặc / Nhôm bọc đồng	Ống đồng rãnh liên tục	Trạm thu phát macro, bộ phát BTS, đường truyền RF công suất cao
Dây nhảy RF siêu linh hoạt	50 ohm	Dây đồng bọc nhôm hoặc dây đặc	Đồng rãnh xoắn ốc	Dây nối thiết bị, dây nối anten, dây nối tủ
Dây cáp đồng trục RG6 băng thông rộng	75 Ohm	Thép mạ đồng (CCS)	Lớp giấy nhôm cộng thêm lớp bện	Truyền hình cáp (CATV), bộ thu vệ tinh, phân phối video cơ bản
Dây đồng trục mini độ chính xác cao	50 ohm	Đồng mạ bạc	Lớp bện mạ bạc / lớp giấy nhôm	Tuyến cáp tủ, thiết bị kiểm tra, dây nhảy radio trong nhà

Máy lọc không khí dây cáp rg6 cung cấp dịch vụ hiệu quả về chi phí cho các đường cáp CATV dân dụng, nhằm tận dụng một cáp đồng trục Rg6 làm bản vá khẩn cấp bên trong mái che trạm gốc tế bào (BTS) sẽ làm hỏng độ suy hao phản hồi của hệ thống. Ngay cả khi sử dụng bộ chuyển đổi cơ học tùy chỉnh để nối các giao diện khác nhau, sự xung đột trở kháng vốn có vẫn tạo ra sóng đứng lặp đi lặp lại. Việc chọn một dây cáp rg6 cho hệ thống tế bào gây ra độ suy hao chèn không thể phục hồi. Kỹ thuật viên hiện trường phải lưu cuộn dây dự phòng 75 ohm cách xa khu vực tập kết viễn thông nhằm tránh lắp đặt nhầm một dây cáp rg6 vào phần cứng không dây trọng yếu.

Chiến lược dây nhảy và cấu trúc liên kết ghép nối

Các kết nối đầu cuối đòi hỏi các đường truyền linh hoạt có khả năng hấp thụ rung động mà không gây mệt mỏi tiếp xúc. Trong khi phần chính cáp feeder xử lý phần lớn đường truyền thẳng đứng, các cụm dây nhảy ngắn hơn được kết nối trực tiếp với ăng-ten phân vùng, đầu phát sóng từ xa và các bộ ghép kiểm tra.

Trong các tủ DAS mật độ cao, giá kiểm tra và các nút vi tế bào công suất thấp, một cáp sma đến sma là cấu hình tiêu chuẩn cho các kết nối mô-đun. Việc chỉ định loại cáp được bọc kép và tổn hao thấp cáp sma đến sma đảm bảo việc truyền dẫn sạch giữa các bộ lọc dải thông, bộ chia công suất và cổng giám sát. Đai ốc bắt ren của một cáp sma đến sma cung cấp độ ổn định cơ học dưới tác động rung chấn của khung máy, ngăn ngừa các xung nhiễu vi âm.

Tuy nhiên, đội ngũ kỹ thuật tại hiện trường phải nhận biết rõ ranh giới giao diện. Một cáp sma đến sma được lắp đặt bên trong tủ điều khiển được bảo vệ, buồng nhỏ-cell và các thiết lập kiểm tra chẩn đoán. Việc đi dây một cáp sma đến sma dọc mặt ngoài tháp lộ thiên sẽ làm lớp điện môi mỏng và ren tinh xảo của nó chịu ảnh hưởng bởi gió mạnh, nước xâm nhập và hư hỏng sớm. Các dây nhảy anten ngoài trời có công suất cao yêu cầu đầu nối 4.3-10 hoặc 7/16 DIN ghép nối với đoạn cáp linh hoạt đường kính 1/2 inch cáp feeder để chịu được mức công suất RF đỉnh lên tới nhiều kilowatt.

Chống thấm, nối đất và bịt kín môi trường

Tiếp xúc với môi trường là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự cố trên đường truyền. Nước xâm nhập vào lớp điện môi dạng xốp cáp feeder biến chất cách điện xốp thành một miếng bọt biển làm suy hao, gây ra sự cố đứt liên kết đột ngột. Độ tin cậy toàn bộ trạm đòi hỏi biện pháp chống thời tiết nhiều lớp và hệ thống bảo vệ sét bài bản.

• Chống thấm các điểm nối tại cổng ăng-ten và cổng radio bằng cách quấn ba lớp: băng keo vinyl cao cấp, chất bịt kín butyl mastic và lớp quấn ngoài bằng vinyl chống tia UV, hoặc sử dụng ống co nguội silicone đã được định hình sẵn.

• Lắp bộ tiếp đất tại ba vị trí bắt buộc: gần vị trí chuyển tiếp ăng-ten ở đỉnh tháp, tại chân tháp trước cầu băng ngang và tại mặt bích cổng vào trước khi cáp đi vào khoang BTS.

• Duy trì các dây dẫn tiếp đất trơn, liên tục và hướng thẳng xuống phía thanh góp tiếp đất chính để tạo đường dẫn có độ tự cảm thấp cho dòng sét.

• Đảm bảo không bao giờ vi phạm giới hạn bán kính uốn tối thiểu của cáp trong quá trình kéo, tránh tình trạng vỏ cáp bị bóp méo làm suy giảm trở kháng cục bộ và tạo điều kiện tích tụ nước.

Kiểm tra nghiệm thu và Bảo trì trường dài hạn

Việc đưa vào vận hành một đường truyền RF yêu cầu các phép đo quét cơ sở được ghi chép đầy đủ trước khi tuyên bố trạm gốc đã sẵn sàng hoạt động. Một đoạn cáp lắp đặt trông gọn gàng về mặt hình thức cáp feeder có thể ẩn chứa hư hỏng cấu trúc bên trong do lực siết quá mạnh của thiết bị nâng hoặc do các góc uốn quá sắc.

Tham số kiểm tra thực địa	Chuẩn chấp nhận mục tiêu	Mục đích chẩn đoán	Hành động khắc phục nếu không đạt yêu cầu
Độ suy hao phản xạ (VSWR)	> 20 dB (VSWR < 1,22:1) trên toàn dải tần hoạt động	Xác minh tính liên tục tổng trở và việc lắp đặt đúng cách của các đầu nối	Lắp lại các đầu nối nghi ngờ hoặc thay thế dây nhảy bị bẹp
Khoảng cách đến vị trí lỗi (DTF)	Hồ sơ sạch, không có các đỉnh phản xạ cục bộ	Xác định chính xác vị trí vật lý của các điểm nối cáp, chỗ gập hoặc nước xâm nhập	Kiểm tra tuyến đường vật lý tại đoạn được xác định; sửa chữa lớp vỏ hoặc cắt bỏ phần bị lỗi
Điều chế hài bậc cao thụ động (PIM)	Tốt hơn -153 dBc (được kiểm tra với 2 sóng mang 20 W)	Phát hiện mảnh kim loại vi mô, sợi dây lỏng lẻo hoặc tiếp điểm bị oxy hóa	Làm sạch bề mặt ghép nối của đầu nối bằng khăn lau không xơ; siết lại theo thông số kỹ thuật
Điện trở một chiều / Độ liên tục	Trong phạm vi 5% so với giá trị danh định ghi trong bảng dữ liệu của nhà sản xuất	Xác nhận tiếp điểm chốt dây dẫn trung tâm và độ liên tục của dây nối đất vẫn còn nguyên vẹn	Kiểm tra mối hàn/mối ép chốt trung tâm và xác minh mô-men xiết của kẹp bộ tiếp đất

Kỹ thuật viên nên lưu bản sao điện tử của hồ sơ quét chuẩn trong túi tài liệu nhà điều khiển BTS. Trong các cuộc gọi khắc phục sự cố sau này, việc thực hiện phép quét DTF cập nhật so sánh với bản chuẩn ban đầu sẽ nhanh chóng cho thấy liệu phần chính cáp feeder đã chịu tổn thương cơ học, ăn mòn đầu nối hoặc suy giảm độ ẩm bên trong hay chưa.

Năng lực kỹ thuật và Đối tác sản xuất

Việc triển khai cơ sở hạ tầng viễn thông không dây bền bỉ đòi hỏi phần cứng RF đáng tin cậy, được sản xuất theo dung sai vật lý nghiêm ngặt. Worldpeak sản xuất danh mục đầy đủ các đường truyền hiệu suất cao, cáp rãnh cáp feeder các cụm đầu nối, đầu nối chính xác và các bộ ghép nối tùy chỉnh được thiết kế đặc biệt cho trạm gốc tế bào macro, các hệ thống không dây lắp trên mái nhà và mạng DAS công nghiệp.

Với các dây chuyền ép đùn cáp tự động tiên tiến, các trung tâm gia công đầu nối CNC độ chính xác cao và các bộ kiểm tra PIM và VNA toàn diện tại nhà máy, Worldpeak đảm bảo mỗi bộ lắp ráp đều đạt mức tổn hao phản xạ vượt trội và suy hao tối thiểu. Với năng lực sản xuất quy mô lớn, khả năng lắp ráp sẵn theo yêu cầu và hệ thống hậu cần chuỗi cung ứng toàn cầu linh hoạt, Worldpeak cung cấp các giải pháp kết nối bền bỉ mà các nhà khai thác viễn thông và các nhà thầu lắp đặt dựa vào để đảm bảo độ tin cậy mạng trong thời gian dài.