室内分布系统及无源器件培训

室内分布系统 及无源器件简介 2010年北分培训 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统及无源器件简介 室内分布系统简介 室内分布系统设计原则 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 室内覆盖系统近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。 什么是室内分布系统 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 室内盲区 大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。 话务量高的大型室内场所 车站、机场、商场、体育馆、购物中心等，增加微蜂窝建立分层结构。 发生频繁切换的室内场所 高层建筑的顶部，收到多个基站的功率近似的信号。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 覆盖方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区 ； 容量方面 建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象 ； 质量方面 建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现掉话现象。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 网络组成 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 信源 信 号 分 布 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 信源特点 信源：微蜂窝或基站 特点： 可增加容量 可利用信源功率 可获得纯净的信号，不易干扰 信源：直放站放大宏蜂窝信号 特点： 不占用传输路由 对于小型室内覆盖可快速完成 综合成本低 可转移用户 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 比较内容 信源选择 信源投入 使用成本 工程进度 应用范围 直放站 投入 少 成本低 快 覆盖区话务量低， 用于盲区覆盖或改善弱信 号质量如：电梯、地下室 、公路隧道、小型娱乐场所 微蜂窝 投入 大，但扩容工作量大 配套成本高 传输不确定因素多 覆盖区有一定话务 量，用于盲区覆盖或 优化信号 。如：商场、写字楼 、高层建筑。 基站 投入 大，扩容相对容易。 配套成本与机房成本 慢 覆盖区有很大话务 量，用于吸纳话务量。如 ：超大型商场、写字楼、住宅群、展馆、地铁。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统简介 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 室内分布系统的设计流程通常分以下几步： 一 收集、整理建筑平面图。 二 现场勘查，并收集机房位置、竖井位置等信息。 三 确认覆盖要求。各运营商有不同的设计原则，且不同楼宇有不同的覆盖要求。 四 确定天线点位置及发射功率。 五 根据确定位置及功率绘制系统图，出设计草案。 六 根据设计草案对现场情况进行模拟测试。 七 根据模测情况修改设计草案。 八 整理最终方案。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 一 收集、整理建筑平面图。 所需平面图要包括以下信息： 各建筑单位尺寸、形状。 各区域的用途，如办公区、库房等。 平层内各线槽或可布线路由。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 二 现场勘查，并收集机房位置、竖井位置等信息。 所需收集以下信息： 机房位置。 竖井位置及走线位置。 各布线路由是否可行。 天花板材质。 各中墙体材质及结构。 周边环境 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 三 确认覆盖要求。各运营商有不同的设计原则，且不同楼宇有不同的覆盖要求。 以移动公司 07年要求为例： 覆盖达标：大部分区域（ 90）信号强度大于 -85dbm，且地下层和电梯内信号电平大于 -94dbm，所有区域质差比（通话等级 5 7）小于 10。 覆盖基本达标：大部分区域（ 90）覆盖达标，但地下层或电梯内信号强度小于 -94dbm或质差比（通话等级 5 7） 10%；局部区域（10 20）信号强度小于 -85dbm；覆盖强度达标，质差比（通话等级 5 7） 10%20%。 覆盖不达标：大部分区域（ 20）信号强度小于 -85dbm；覆盖强度不达标，质差比（通话等级 5 7） 20%。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 四 确定天线点位置及发射功率。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 四 确定天线点位置及发射功率。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 五 根据确定位置及功率绘制系统图，出设计草案。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统设计原则 六 根据设计草案对现场情况进行模拟测试。 七 根据模测情况修改设计草案。 八 整理最终方案。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 1.功分器 2.耦合器 3.3dB电桥 4.滤波器 5.天线 6.馈线 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 功分器 : 功分器全称 “功率分配器”，属于能量分配器件 ,可将能量等分成 2路、 3路或 4路输出。功分器由微带线、带状线或同轴线制成，利用多段阻抗变换器原理达到足够的带宽。 功分器规格是根据输出端口的数量进行划分的，室内分布系统中常用到的功分器有一分二、一分三、一分四等几种规格，它们每一路输出信号的功率分别等于输入信号功率的 1/2、 1/3和 1/4。另有不等分功分器，一般使用较少。 室内分布工程采用的功分器必须具有宽带性能，频段范围为 8002500MHz，基本满足现有无线通信信号的覆盖要求。随着数字集群和 WIFI信号的逐渐商用，对公分器的频段范围也提出了更宽的要求： 7903500MHz。 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 左图中蓝色部分为经过三级阻抗变换的微带线；绿色部分为罗杰斯介质板，具有特定的介电常数。 各端口输出能量是输入能量的 1/2，即 -3dB。 室内分布系统中常用的无源器件 微带二功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 在不同宽度微带线的节点处需要焊接隔离电阻，图中没有标明 各端口输出能量是输入 能量的 1/3，即 -4.8dB。 室内分布系统中常用的无源器件 微带三功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 四功分在实现形式上相当于 3个二功分 各端口输出能量是输入能量的 1/4，即 -6dB 。 室内分布系统中常用的无源器件 微带四功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 腔体功分器使用铜制 镀银圆柱形同轴传输 线，具用承受功率大 的特点，但由于没有 隔离电阻，其端口隔 离度几乎为 0dB. 室内分布系统中常用的无源器件 腔体功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 左图中白色部分为三级阻抗变换的同轴传输线，黄色部分为接头的插针。每一节传输线长度为波长的 1/4 室内分布系统中常用的无源器件 腔体功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 功分器的应用： 功分器属于能量分配器件，可将馈线中 传输的信号进行功率等分，对于基站下行信号，功分器为功率分配器，对于基站上行信号，功分器为功率合成器。 微带功分器有良好的端口隔离度，但不能承受大功率信号的冲击，故多在小功率覆盖工程、隔离度要求较高的条件下使用。 腔体功分器弥补了大功率的需求，而且插入损耗略小于微带功分器，在隔离度要求不高的信号覆盖工程得到广泛应用。 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 参数 指标 备注 类型 二功分器 三功分器 四功分器 插入损耗 0.2dB 0.2dB 0.2dB 不含分配损耗 分配损耗 3 dB 4.80dB 6.0 dB 带内平坦度 0.3 dB 工作频段 800MHz 2500MHz 特征阻抗 50 驻波比 1.3 功率容量 200W 接头形式 N-K（镀银） 工作温度 -30 +65 功分器技术指标： 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 无源器件主要技术指标： 工作频带： 满足指标要求的工作频率范围，网络优化工程的频带 800MHz2500MHz。 插入损耗： 系统因加入功分器后的单路损耗，一般地，插损要求不超过0.5dB。 隔离度： 功分器各输出端口之间信号相互耦合的大小。隔离度越大，相互干扰越小，性能越好，通常要求在 -20dB以下 。 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 无源器件主要技术指标： 输出波动： 在工作频带内各输出端口信号电平的最大值与最小值之差。差别越小越平坦，一般要求不超过 0.3dB。 功率容量： 器件能承受的最大输入功率，通常微带器件为 50W，腔体器件为200W。 三阶互调 : 互调干扰指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音。互调干扰集中在各系统的下行输出，主要表现为三阶互调干扰。如果互调产物落在自身或某一其他系统的上行接收频段内，从而对该系统基站的接收灵敏度造成一定的影响。工程应用时指标范围是 -120-140dBm(2 20W) 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 电压驻波比（ VSWR）： 衡量功分器输入 /输出端口的反射信号大小，要求小于 1.3（即回波损耗不超过 -18dB）。 驻波比（ voltage standing wave rate）是衡量器件性能的一个关键指标，反应器件与系统中其它部件的匹配程度。当系统不匹配时 , 馈线上同时存在入射波 Ei和反射波 Er。在入射波和反射波相位相同的地方，入射波电压与反射波电压的幅度相加形成一个最大电压振幅 Emax，称为波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压幅度相减形成一个最小电压振幅Emin，称为波节。其它各点电压的幅度值则介于波腹与波节之间，这种合成波称为驻波。 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 电压驻波比则是波腹电压与波节电压的比值，即 VSWR Emax/Emin 电压驻波比是衡量信号输入到天线端口时被反射回能量大小的指标。该指标另一个含义相同的名称是回波损耗，单位为分贝（ dB），二者可如下换算： 回波损耗 = 20log VSWR 1 VSWR + 1 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 与 VSWR相关的基本概念 1）反射系数： 反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，通常记为 R，计算式如下 其中， ZL为传输线终端负载阻抗， Z0为传输线特性阻抗。 2) VSWR与 R间的关系： 终端负载阻抗 L和特性阻抗 0越接近，反射系数 R 越小，驻波比 VSWR 越接近于 1，匹配也就越好。 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 耦合器的两个输出端分别称为主线端口（也称直通端口）和耦合端口；通常情况下，大部分能量都由主线端口输出，耦合端输出较少。与功分器类似，该配件在工程上亦用于对网络优化系统进行能量分配的场合。 室内分布系统中常用的无源器件 耦合器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 定向耦合器3421 如图示，耦合器是一个四端口器件。 1-4和 2-3为两根传输线， 线间有一定的耦合机构。当电磁波从端口 1输入时，除了有一部分 能量直接从端口 4输出外，同时还有一部分能量到 2-3通道中，从端 口 3或 2输出。从端口 3输出而端口 2无输出时，成为“同向定向 耦合器”（指 1-4和 2-3通道的传输方向相同）；从端口 2输出而端 口 3无输出，成为“反向定向耦合器”。 室内分布系统中常用的无源器件 耦合器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 输入信号 耦合信号 直通信号 输入端口 主线 /直通端口 耦合端口 50 副线 主线 主通道 室内分布系统中常用的无源器件 耦合器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 定向耦合器是典型的 4端口器件 耦合度主要是靠控制 主线和副 线之间的距离 实现的，间距越 小、耦合度越大。 端口作用 直通： 1 2 耦合： 1 4 隔离： 2 4 负载： 3端口 5dB 10dB 20dB 30dB 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 定向耦合器可将能量按任意比例分配，其规格根据耦合端输出信号电平的大小划分。网络优化工程常用耦合器的规格及其基本性能如下： 定向耦合器 耦合比例 耦合度 直通损耗 5dB耦合器 1/3 -5dB -1.65dB 6dB耦合器 1/4 -6dB -1.25dB 7dB耦合器 1/5 -7dB -0.97dB 10dB耦合器 1/10 -10dB -0.46dB 15dB耦合器 1/32 -15dB -0.14dB 20dB耦合器 1/100 -20dB -0.044dB 30dB耦合器 1/1000 -30dB -0.0043dB 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 耦合度 C: 主通道的输入功率 P入与耦合通道的输出功率 P耦之比的分贝 数为耦合度或称多度衰减 C= 10lg(P入 / P耦 ) 方向性 D: 辅线中耦通道和隔离通道输出功率之比的分贝数 D= 10lg(P耦 / P隔 ) 隔离度 I: 主通道功率 P入与隔离通道输出功率 P隔之比的分贝数 I= 10lg(P入 / P耦 ) 各指标之间的关系： D与 I 都是描述定向耦合器定向性能的量，但实际上多用 D 少用 I. I=D+C D=I-C 室内分布系统中常用的无源器件 主要技术指标 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 功能 ：耦合器类似于功分器，都属于能量分配器件，不同之处为： 1.功分器只能将能量等分成两路、三路或四路输出 2.耦合器可将能量按任意比例分配输出 用途 ：在室内分布系统中，需将施主天线接收到的基站信源通过同 频或移频放大后再合理传送至室内各个房间 /盲区，该过程要 对输入信号进行多次 /多通道的能量分配，功分器 /耦合器即 用于具体分配场合。 室内分布系统中常用的无源器件 功能与用途 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 3dB电桥实际上是一种功率平分的定向耦合器。其原理为四端口网络器件，以微带形式实现。按照结构分类，可分为环形电桥、分支线电桥和耦合线电桥 电桥外观图 室内分布系统中常用的无源器件 3dB电桥 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 结构原理 4 3 2 1 1 2 3 4 3 4 1 2 环形电桥 分支线电桥 耦合线电桥 室内分布系统中常用的无源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 相位特性 图中 1、 2、 3、 4标号为端口，即信号从 3、 4端口输入时，功率都平分到 1、2端口，并且 1、 2端口之间相互隔离 。 环形电桥的特性为 3端口进入的信号至 1、 2端口时彼此相位相同， 4端口进入信号则彼此相位相反。 分支线与耦合线电桥的相位关系与环形电桥不同，当信号从 3端口进入分至1、 2端口，则 2端口的相位比 1端口领先 90 ，便形成了端口 1和 2直接的隔离作用 ；而当 4端口 输入时，则 1端口 的相位要领先 90 。 分支线和耦合线具有两个对称面，即其结构的上下、左右都对称，因此 1、2端口和 3、 4端口是互易的，其特性完全相同。 室内分布系统中常用的无源器