室內(nèi)分布系統(tǒng) 及無源器件簡(jiǎn)介 2010年北分培訓(xùn) o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)及無源器件簡(jiǎn)介 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)近幾年在全國(guó)各地的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商中得到了廣泛應(yīng)用。 什么是室內(nèi)分布系統(tǒng) o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 室內(nèi)盲區(qū) 大型建筑、停車場(chǎng)、辦公樓、賓館和公寓等。 話務(wù)量高的大型室內(nèi)場(chǎng)所 車站、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、體育館、購(gòu)物中心等，增加微蜂窩建立分層結(jié)構(gòu)。 發(fā)生頻繁切換的室內(nèi)場(chǎng)所 高層建筑的頂部，收到多個(gè)基站的功率近似的信號(hào)。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 覆蓋方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了無線電波較大的傳輸衰耗，形成了移動(dòng)信號(hào)的弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū) ; 容量方面 建筑物諸如大型購(gòu)物商場(chǎng)、會(huì)議中心，由于移動(dòng)電話使用密度過大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無線信道發(fā)生擁塞現(xiàn)象 ; 質(zhì)量方面 建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，服務(wù)小區(qū)信號(hào)不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)，話音質(zhì)量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 網(wǎng)絡(luò)組成 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 信源 信 號(hào) 分 布 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 信源特點(diǎn) 信源：微蜂窩或基站 特點(diǎn)： 可增加容量 可利用信源功率 可獲得純凈的信號(hào)，不易干擾 信源：直放站放大宏蜂窩信號(hào) 特點(diǎn)： 不占用傳輸路由 對(duì)于小型室內(nèi)覆蓋可快速完成 綜合成本低 可轉(zhuǎn)移用戶 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 比較內(nèi)容 信源選擇 信源投入 使用成本 工程進(jìn)度 應(yīng)用范圍 直放站 投入 少 成本低 快 覆蓋區(qū)話務(wù)量低， 用于盲區(qū)覆蓋或改善弱信 號(hào)質(zhì)量如：電梯、地下室 、公路隧道、小型娛樂場(chǎng)所 微蜂窩 投入 大，但擴(kuò)容工作量大 配套成本高 傳輸不確定因素多 覆蓋區(qū)有一定話務(wù) 量，用于盲區(qū)覆蓋或 優(yōu)化信號(hào) 。如：商場(chǎng)、寫字樓 、高層建筑。 基站 投入 大，擴(kuò)容相對(duì)容易。 配套成本與機(jī)房成本 慢 覆蓋區(qū)有很大話務(wù) 量，用于吸納話務(wù)量。如 ：超大型商場(chǎng)、寫字樓、住宅群、展館、地鐵。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程通常分以下幾步： 一 收集、整理建筑平面圖。 二 現(xiàn)場(chǎng)勘查，并收集機(jī)房位置、豎井位置等信息。 三 確認(rèn)覆蓋要求。各運(yùn)營(yíng)商有不同的設(shè)計(jì)原則，且不同樓宇有不同的覆蓋要求。 四 確定天線點(diǎn)位置及發(fā)射功率。 五 根據(jù)確定位置及功率繪制系統(tǒng)圖，出設(shè)計(jì)草案。 六 根據(jù)設(shè)計(jì)草案對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行模擬測(cè)試。 七 根據(jù)模測(cè)情況修改設(shè)計(jì)草案。 八 整理最終方案。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 一 收集、整理建筑平面圖。 所需平面圖要包括以下信息： 各建筑單位尺寸、形狀。 各區(qū)域的用途，如辦公區(qū)、庫房等。 平層內(nèi)各線槽或可布線路由。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 二 現(xiàn)場(chǎng)勘查，并收集機(jī)房位置、豎井位置等信息。 所需收集以下信息： 機(jī)房位置。 豎井位置及走線位置。 各布線路由是否可行。 天花板材質(zhì)。 各中墻體材質(zhì)及結(jié)構(gòu)。 周邊環(huán)境 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 三 確認(rèn)覆蓋要求。各運(yùn)營(yíng)商有不同的設(shè)計(jì)原則，且不同樓宇有不同的覆蓋要求。 以移動(dòng)公司 07年要求為例： 覆蓋達(dá)標(biāo)：大部分區(qū)域（ 90）信號(hào)強(qiáng)度大于 地下層和電梯內(nèi)信號(hào)電平大于 有區(qū)域質(zhì)差比（通話等級(jí) 5 7）小于 10。 覆蓋基本達(dá)標(biāo)：大部分區(qū)域（ 90）覆蓋達(dá)標(biāo)，但地下層或電梯內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度小于 話等級(jí) 5 7） 10%；局部區(qū)域（10 20）信號(hào)強(qiáng)度小于 蓋強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，質(zhì)差比（通話等級(jí) 5 7） 10%20%。 覆蓋不達(dá)標(biāo)：大部分區(qū)域（ 20）信號(hào)強(qiáng)度小于 蓋強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，質(zhì)差比（通話等級(jí) 5 7） 20%。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 四 確定天線點(diǎn)位置及發(fā)射功率。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 四 確定天線點(diǎn)位置及發(fā)射功率。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 五 根據(jù)確定位置及功率繪制系統(tǒng)圖，出設(shè)計(jì)草案。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 六 根據(jù)設(shè)計(jì)草案對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行模擬測(cè)試。 七 根據(jù)模測(cè)情況修改設(shè)計(jì)草案。 八 整理最終方案。 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 功分器 : 功分器全稱 “功率分配器”，屬于能量分配器件 ,可將能量等分成 2路、 3路或 4路輸出。功分器由微帶線、帶狀線或同軸線制成，利用多段阻抗變換器原理達(dá)到足夠的帶寬。 功分器規(guī)格是根據(jù)輸出端口的數(shù)量進(jìn)行劃分的，室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用到的功分器有一分二、一分三、一分四等幾種規(guī)格，它們每一路輸出信號(hào)的功率分別等于輸入信號(hào)功率的 1/2、 1/3和 1/4。另有不等分功分器，一般使用較少。 室內(nèi)分布工程采用的功分器必須具有寬帶性能，頻段范圍為 8002500本滿足現(xiàn)有無線通信信號(hào)的覆蓋要求。隨著數(shù)字集群和 公分器的頻段范圍也提出了更寬的要求： 7903500 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 左圖中藍(lán)色部分為經(jīng)過三級(jí)阻抗變換的微帶線；綠色部分為羅杰斯介質(zhì)板，具有特定的介電常數(shù)。 各端口輸出能量是輸入能量的 1/2，即 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 微帶二功分器 : o., 在不同寬度微帶線的節(jié)點(diǎn)處需要焊接隔離電阻，圖中沒有標(biāo)明 各端口輸出能量是輸入 能量的 1/3，即 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 微帶三功分器 : o., 四功分在實(shí)現(xiàn)形式上相當(dāng)于 3個(gè)二功分 各端口輸出能量是輸入能量的 1/4，即 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 微帶四功分器 : o., 腔體功分器使用銅制 鍍銀圓柱形同軸傳輸 線，具用承受功率大 的特點(diǎn)，但由于沒有 隔離電阻，其端口隔 離度幾乎為 0室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 腔體功分器 : o., 左圖中白色部分為三級(jí)阻抗變換的同軸傳輸線，黃色部分為接頭的插針。每一節(jié)傳輸線長(zhǎng)度為波長(zhǎng)的 1/4 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 腔體功分器 : o., 功分器的應(yīng)用： 功分器屬于能量分配器件，可將饋線中 傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行功率等分，對(duì)于基站下行信號(hào)，功分器為功率分配器，對(duì)于基站上行信號(hào)，功分器為功率合成器。 微帶功分器有良好的端口隔離度，但不能承受大功率信號(hào)的沖擊，故多在小功率覆蓋工程、隔離度要求較高的條件下使用。 腔體功分器彌補(bǔ)了大功率的需求，而且插入損耗略小于微帶功分器，在隔離度要求不高的信號(hào)覆蓋工程得到廣泛應(yīng)用。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 參數(shù) 指標(biāo) 備注 類型 二功分器 三功分器 四功分器 插入損耗 含分配損耗 分配損耗 3 .0 內(nèi)平坦度 0.3 作頻段 8002500征阻抗 50 駐波比 率容量 200W 接頭形式 銀） 工作溫度 +65 功分器技術(shù)指標(biāo)： 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 無源器件主要技術(shù)指標(biāo)： 工作頻帶： 滿足指標(biāo)要求的工作頻率范圍，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程的頻帶 800500 插入損耗： 系統(tǒng)因加入功分器后的單路損耗，一般地， 隔離度： 功分器各輸出端口之間信號(hào)相互耦合的大小。隔離度越大，相互干擾越小，性能越好，通常要求在 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 無源器件主要技術(shù)指標(biāo)： 輸出波動(dòng)： 在工作頻帶內(nèi)各輸出端口信號(hào)電平的最大值與最小值之差。差別越小越平坦，一般要求不超過 功率容量： 器件能承受的最大輸入功率，通常微帶器件為 50W，腔體器件為200W。 三階互調(diào) : 互調(diào)干擾指非線性射頻線路中，兩個(gè)或多個(gè)頻率混合后所產(chǎn)生的噪音?；フ{(diào)干擾集中在各系統(tǒng)的下行輸出，主要表現(xiàn)為三階互調(diào)干擾。如果互調(diào)產(chǎn)物落在自身或某一其他系統(tǒng)的上行接收頻段內(nèi)，從而對(duì)該系統(tǒng)基站的接收靈敏度造成一定的影響。工程應(yīng)用時(shí)指標(biāo)范圍是 140 20W) 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 電壓駐波比（ 衡量功分器輸入 /輸出端口的反射信號(hào)大小，要求小于 回波損耗不超過 駐波比（ 衡量器件性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，反應(yīng)器件與系統(tǒng)中其它部件的匹配程度。當(dāng)系統(tǒng)不匹配時(shí) , 饋線上同時(shí)存在入射波 r。在入射波和反射波相位相同的地方，入射波電壓與反射波電壓的幅度相加形成一個(gè)最大電壓振幅 為波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓幅度相減形成一個(gè)最小電壓振幅為波節(jié)。其它各點(diǎn)電壓的幅度值則介于波腹與波節(jié)之間，這種合成波稱為駐波。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 電壓駐波比則是波腹電壓與波節(jié)電壓的比值，即 壓駐波比是衡量信號(hào)輸入到天線端口時(shí)被反射回能量大小的指標(biāo)。該指標(biāo)另一個(gè)含義相同的名稱是回波損耗，單位為分貝（ 二者可如下?lián)Q算： 回波損耗 = 20 1 1 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 與 1）反射系數(shù)： 反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數(shù)，通常記為 R，計(jì)算式如下 其中， 2) 間的關(guān)系： 終端負(fù)載阻抗 越接近，反射系數(shù) R 越小，駐波比 接近于 1，匹配也就越好。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 耦合器的兩個(gè)輸出端分別稱為主線端口（也稱直通端口）和耦合端口；通常情況下，大部分能量都由主線端口輸出，耦合端輸出較少。與功分器類似，該配件在工程上亦用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行能量分配的場(chǎng)合。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 耦合器 : o., 定向耦合器3421如圖示，耦合器是一個(gè)四端口器件。 1 線間有一定的耦合機(jī)構(gòu)。當(dāng)電磁波從端口 1輸入時(shí)，除了有一部分 能量直接從端口 4輸出外，同時(shí)還有一部分能量到 2端 口 3或 2輸出。從端口 3輸出而端口 2無輸出時(shí)，成為“同向定向 耦合器”（指 1從端口 2輸出而端 口 3無輸出，成為“反向定向耦合器”。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 耦合器 : o., 輸入信號(hào) 耦合信號(hào) 直通信號(hào) 輸入端口 主線 /直通端口 耦合端口 50 副線 主線 主通道 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 耦合器 : o., 定向耦合器是典型的 4端口器件 耦合度主要是靠控制 主線和副 線之間的距離 實(shí)現(xiàn)的，間距越 小、耦合度越大。 端口作用 直通： 1 2 耦合： 1 4 隔離： 2 4 負(fù)載： 3端口 5000 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 定向耦合器可將能量按任意比例分配，其規(guī)格根據(jù)耦合端輸出信號(hào)電平的大小劃分。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程常用耦合器的規(guī)格及其基本性能如下： 定向耦合器 耦合比例 耦合度 直通損耗 51/3 1/4 1/5 01/10 51/32 01/100 01/1000 內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 耦合度 C: 主通道的輸入功率 耦之比的分貝 數(shù)為耦合度或稱多度衰減 C= 10入 / 方向性 D: 輔線中耦通道和隔離通道輸出功率之比的分貝數(shù) D= 10耦 / 隔離度 I: 主通道功率 隔之比的分貝數(shù) I= 10入 / 各指標(biāo)之間的關(guān)系： 都是描述定向耦合器定向性能的量，但實(shí)際上多用 D 少用 I. I=D+C D=內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 主要技術(shù)指標(biāo) : o., 功能 ：耦合器類似于功分器，都屬于能量分配器件，不同之處為： 路或四路輸出 用途 ：在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，需將施主天線接收到的基站信源通過同 頻或移頻放大后再合理傳送至室內(nèi)各個(gè)房間 /盲區(qū)，該過程要 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行多次 /多通道的能量分配，功分器 /耦合器即 用于具體分配場(chǎng)合。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 功能與用途 o., 3原理為四端口網(wǎng)絡(luò)器件，以微帶形式實(shí)現(xiàn)。按照結(jié)構(gòu)分類，可分為環(huán)形電橋、分支線電橋和耦合線電橋 電橋外觀圖 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 3 o., 結(jié)構(gòu)原理 4 3 2 1 1 2 3 4 3 4 1 2 環(huán)形電橋 分支線電橋 耦合線電橋 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 相位特性 圖中 1、 2、 3、 4標(biāo)號(hào)為端口，即信號(hào)從 3、 4端口輸入時(shí)，功率都平分到 1、2端口，并且 1、 2端口之間相互隔離 。 環(huán)形電橋的特性為 3端口進(jìn)入的信號(hào)至 1、 2端口時(shí)彼此相位相同， 4端口進(jìn)入信號(hào)則彼此相位相反。 分支線與耦合線電橋的相位關(guān)系與環(huán)形電橋不同，當(dāng)信號(hào)從 3端口進(jìn)入分至1、 2端口，則 2端口的相位比 1端口領(lǐng)先 90 ，便形成了端口 1和 2直接的隔離作用 ；而當(dāng) 4端口 輸入時(shí)，則 1端口 的相位要領(lǐng)先 90 。 分支線和耦合線具有兩個(gè)對(duì)稱面，即其結(jié)構(gòu)的上下、左右都對(duì)稱，因此 1、2端口和 3、 4端口是互易的，其特性完全相同。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 實(shí)際結(jié)構(gòu)模型 3 412為工程使用方便，將端口 1和 4的位置進(jìn)行對(duì)調(diào)，避免輸入與輸出口交錯(cuò)。 而且輸入與輸出口是可以對(duì)調(diào)使用的。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 工作頻率范圍 8002500損 波系數(shù) 離度 30出不平坦度 率容量 150W,200W 接口 0 三階互調(diào) *43環(huán)境溫度 +65 （外部環(huán)境溫度） 電橋技術(shù)指標(biāo) 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 電橋的應(yīng)用 1 電橋由于輸入 /輸出端隔離度高，常可在同頻合路時(shí)使用，如移動(dòng)與 聯(lián)通的 或小靈通信令信道和控制信道之間合路。 2 電橋應(yīng)用時(shí)其輸出端負(fù)載必須匹配，盡量做到負(fù)載一致。 3 電橋的作用和同頻合路器相似，僅不能承受較大功率 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 微波及其特點(diǎn) 所謂微波是一種具有極高頻率（通常為 30000，波長(zhǎng)很短，通常為 1m1 微波具有似光性和似聲性、穿透性、信息容量大等特點(diǎn)。 0光 速波 長(zhǎng) =頻 率 濾波器顧名思義就是對(duì)電磁波信號(hào)進(jìn)行過濾，讓需要的信號(hào)通過，抑制不需要的信號(hào)，主要目的為了解決不同頻段、不同形式的無線通訊系統(tǒng)之間的干擾問題。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 濾波器的四種形式 低通 濾波器 高通 濾波器 帶通 濾波器 帶阻 濾波器 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 低通濾波器電路原型 帶通濾波器電路原型 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 濾波器的實(shí)現(xiàn)形式 集總參數(shù)濾波器 微帶線、帶狀線濾波器 同軸腔體濾波器 波導(dǎo)濾波器 介質(zhì)濾波器 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 同軸諧振腔濾波器 其結(jié)構(gòu)排列比較靈活，適合于 10040當(dāng)今移動(dòng)通信頻段領(lǐng)域使用最多的當(dāng)是同軸腔，它的基本原理是根據(jù)四分之一開路線和二分之一短路線所等效的 實(shí)際的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中，我們使用了改進(jìn)的雙同軸 勻阻抗匹配 )四分之一波長(zhǎng)諧振結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)通用，易于開發(fā)移植，適用移動(dòng)通信全頻段；調(diào)節(jié)范圍大，對(duì)公差要求不高，非常適于初等產(chǎn)品的低成本生產(chǎn)；功率容量大，采用電耦合輸入輸出，所以產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性很好。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 濾波器的結(jié)構(gòu) 主要由諧振腔、諧振柱、調(diào)諧螺桿組成 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 通帶工作頻段 即濾波器允許通過電磁波的頻率范圍。通帶的理解在生產(chǎn)過程提供的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定嚴(yán)格了的，不需要怎樣的去按照上面的定義去具體計(jì)算。也可以這樣說，如果我們的差損要求是 帶需要 10么我們的通帶就可以說成是 0M。 帶內(nèi)波動(dòng) 在規(guī)定的帶寬內(nèi) ,插入損耗最大點(diǎn)減去最小點(diǎn)的即為帶內(nèi)波動(dòng)。又叫帶內(nèi)波紋或者通帶波紋。指通帶內(nèi)信號(hào)幅度的起伏程度，也受限于諧振器的固有 般希望盡可能的小。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 隔離度 為了區(qū)分在有兩個(gè)或者兩個(gè)以上通帶情況下（例如雙工器，合路器）相互通帶之間的帶外抑制，這時(shí)我們統(tǒng)一稱帶外抑制為隔離。 帶外抑制 又稱阻帶抑制 ,理想的濾波器是矩形的，通帶內(nèi)的信號(hào)全部通過，通道外 的信號(hào)全部過濾掉，但實(shí)際情況是，只能過濾掉一部分能量，帶外抑制 度反應(yīng)了對(duì)過濾信號(hào)的衰減幅度 ,對(duì)不需要的頻率點(diǎn)，信號(hào)的抑制能力， 一般希望盡可能的大，并在通帶范圍外陡峭的下降，通常取帶外與帶寬 為一定比值的某一頻率的衰減值作為此項(xiàng)指標(biāo)。帶外抑制這個(gè)概念實(shí)際 上還是屬于損耗的范疇，只是我們現(xiàn)在所說指的是在通帶外，信號(hào)的衰 減已經(jīng)被抑制得比較充分，這個(gè)具體的損耗值就是帶外抑制的值 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 插入損耗 又稱衰減 ,在理想情況下，插入到射頻電路中的理想濾波器，不應(yīng)在其 通帶內(nèi)引入任何功率損耗 某種 程度的功率損耗 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : 其中 濾波器向負(fù)載輸出的功率 , 濾波器從信號(hào)源得到的輸入 功率 ,一般希望插入損耗越小越好。 1 0 l o o., 10 頻合路器 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 公司濾波器產(chǎn)品簡(jiǎn)介 公司已順利通過了 華為 中興 諾基亞 /西門子 大唐 愛立信 阿爾卡特 北電等通信主設(shè)備商的審核認(rèn)證，正式成為其主要供貨商。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中常用的無源器件 o., 天線 天線的作用與地位 無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機(jī)?？梢?，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。 天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場(chǎng)合、不同要求等不同情況下使用。 o., 電磁波的輻射 導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。如 圖 1.1 a 所示，若兩導(dǎo)線的距離很近，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，如 圖1.1 b 所示，電場(chǎng)就散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。 必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L 遠(yuǎn)小于波長(zhǎng) 時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L 增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。 圖 1.1 a 圖 1.1 b o., 對(duì)稱振子 對(duì)稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對(duì)稱振子可簡(jiǎn)單地單獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱振子組成天線陣。 兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子，稱半波對(duì)稱振子 , 見 圖 1.2 a 。 另外 ， 還有一種異型半波對(duì)稱振子 ， 可看成是將全波對(duì)稱振子折合成一個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框 ， 并把全波對(duì)稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊 ， 這個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框稱為折合振子 ， 注意 ，折合振子的長(zhǎng)度也是為二分之一波長(zhǎng) ， 故稱為半波折合振子 , 見 圖 1.2 b 。 1/4波長(zhǎng) 對(duì)稱振子 1/4波長(zhǎng) 1/2波長(zhǎng) 圖 1.2 a 圖 1.2 b o., 天線方向性的討論 天線方向性 發(fā)射 天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。 垂直放置的半波對(duì)稱振子具有平放的 “面包圈 ” 形的 立體方向圖 （ 圖 a）。 立體方向圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困難， 圖 b 與圖 c 給出了它的兩個(gè) 主平面方向圖 ，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖 b 可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上；而從圖 c 可以看出，在水平面上各個(gè)方向上的輻射一樣大。 圖 c 水平面方向圖 圖 b 垂直面方向圖 圖 a 立體方向圖 o., 天線方向性增強(qiáng) 若干個(gè)對(duì)稱振子組陣，能夠控制輻射，產(chǎn)生 “扁平的面包圈 ” ， 把信號(hào)進(jìn)一步集中到在水平面方向上。 下圖是 4個(gè)半波對(duì)稱振子沿垂線上下排列成一個(gè)垂直四元陣時(shí)的立體方向圖和垂直面方向圖。 垂直面方向圖 立體方向圖 o., 也可以利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向 平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線 。 下面的 水平面方向圖說明了反射 面 的作用 側(cè)方向 ， 提高了增益 。 全向陣 （垂直陣列 不帶平面反射板） 拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括兩個(gè)基本要素： 拋物反射面 和 放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源 。 扇形區(qū)覆蓋 （垂直陣列 帶平面反射板） 平面反射板 o., 增益 增益 是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。 可以這樣來理解增益的物理含義 果用理想的無方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要 100用增益為 G = 13 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率只需 100 / 20 = 5W . 換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點(diǎn)源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。 半波對(duì)稱振子的增益為 G = 4個(gè)半波對(duì)稱振子 沿垂線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其增益約為 G = ( 。 如果以半波對(duì)稱振子作比較對(duì)象，則增益的單位是 半波對(duì)稱振子的增益為 G = 0 因?yàn)槭亲约焊约罕龋戎禐?1，取對(duì)數(shù)得零值。） ； 垂直四元陣，其增益約為 G = 6 o., 波瓣寬度 方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。參見圖 a , 在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低 3 率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為 波瓣寬度（ 又稱 波束寬度 或 主瓣寬度 或 半功率角 ）。波瓣寬度 越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)。 還有一種 波瓣寬度 ， 即 10 顧名思義它是方向圖中輻射強(qiáng)度降低 10 功率密度降至十分之一 ） 的兩個(gè)點(diǎn)間的夾角 ， 見圖 b . 3瓣寬度 - 3- 310瓣寬度 - 10峰值方向 （最大輻射方向） 圖 a 圖 b 峰值方向 （最大輻射方向） o., 天線增益的若干近似計(jì)算式 1）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對(duì)于一般天線， 可用下式估算 其增益 ： G（ ） = 10 32000 / （ 23 23 ） 式中， 23 與 23 分別為天線在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度； 32000 是統(tǒng)計(jì)出來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 2） 對(duì) 于 拋物面天線，可用下式近似計(jì)算 其增益 ： G（ dB i ） = 10 （ D / 0 ） 2 式中， D 為 拋物面直徑 ； 0 為中心工作波長(zhǎng)； 統(tǒng)計(jì)出來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 3） 對(duì) 于 直立全向天線，有近似計(jì)算式 G（ = 10 2 L / 0 式中， L 為 天線長(zhǎng)度 ； 0 為中心工作波長(zhǎng)； o., 垂直極化 天線的極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是天線極化方向。 一般使用的天線為單極化的 。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化 平極化 水平極化 E E o., 垂直極化 雙極化天線 下圖示出了另兩種單極化的情況： +45 極化 與 極化，它們僅僅在特殊場(chǎng)合下使用。 這樣，共有四種單極化了，見下圖。 把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者， 把 +45 極化和 極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線 水平極化 +45 極化 極化 E E E E o., 下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天線有兩個(gè)接頭。 雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)極化在空間相互正交（垂直）的波。 V/H（垂直 /水平）型 雙 極 化 + 45 / 型 雙 極 化 o., 極化損失 垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。 當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號(hào)都會(huì)變小，也就是說，發(fā)生極化損失。例如：當(dāng)用 + 45 極化天線接收垂直極化或水平極化波時(shí)，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收 +45 極化或 極化波時(shí)，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失 當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí) ， 例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波 ， 或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來波時(shí) ，天線就完全接收不到來波的能量 ， 這種情況下 極化損失為最大 ， 稱極化完全隔離 。 o., 天線的輸入阻抗 定義： 天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。 輸入阻抗具有電阻分量 電抗分量 即 j 電抗分量的存在會(huì)減少天線從饋線對(duì)信號(hào)功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個(gè)小的電抗分量值。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長(zhǎng)有關(guān)，半波對(duì)稱振子是最重要的基本天線 ，其輸入阻抗為 歐 ) 。當(dāng)把其長(zhǎng)度縮短（）時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，此時(shí)的輸入阻抗為 歐 ) ,（標(biāo)稱 75 歐） 。注意，嚴(yán)格的說，純電阻性的天線輸入阻抗只是對(duì)點(diǎn)頻而言的。 順便指出，半波折合振子的輸入阻抗為半波對(duì)稱振子的四倍，即 280 (歐 ) ,（標(biāo)稱 300歐）。 有趣的是，對(duì)于任一天線，人們總可通過天線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近 50 歐，從而使得天線的輸入阻抗為 50 歐 o., 天線的工作頻率范圍（頻帶寬度） 無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍 （頻帶寬度） 內(nèi)工作的，天線的 頻帶寬度 有兩種不同的定義 種是指：在駐波比 件下，天線的工作頻帶寬度； 一種是指：天線增益下降 3 分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的 頻帶寬度 就是天線的駐波比 超過 ，天線的工作頻率范圍。 一般說來 ， 在工作頻帶寬度內(nèi)的各個(gè)頻率點(diǎn)上 , 天線性能是有差異的 ， 但這種差異造成的性能下降是可以接受的 。 o., 移動(dòng)通信常用的基站天線、直放站天線與室內(nèi)天線 板狀天線 無論是 是 板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站天線。這種天線的優(yōu)點(diǎn)是：增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用壽命長(zhǎng)。 板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線，根據(jù)作用扇形區(qū)的范圍大小，應(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號(hào)。 o., 基站板狀天線基本技術(shù)指標(biāo)示例 頻率范圍 頻帶寬度 增益