高品质无源器件技术交流 京信通信

高品质无源器件 天馈事业部射频国内市场部2011年10月 内容纲要 无源器件原理及关键指标介绍 常规型无源器件现状 无源器件关键指标对现网影响 高品质无源器件材质和工艺分析 不同场景下器件选型说明 一 无源器件原理及关键指标介绍 功分器 耦合器 功分器是一种将一路输入信号能量均等的分成两路或多路输出的器件 关键指标 功率容量 隔离 驻波 带内波动 耦合器是一种将一路输入信号能量按比例分成多路输出的器件 关键指标 功率容量 耦合度 方向性 驻波 电桥 衰减器 一 无源器件原理及关键指标介绍 电桥实质上就是一款3dB定向耦合器 重要应用于同频合路 关键指标 功率容量 隔离 驻波 带内波动 衰减器是功率耗散元件 关键指标 功率容量 驻波 负载是一种特殊的衰减器 衰减度为无限大 一 无源器件原理及关键指标介绍 滤波器是一种双端口网络 它最基本的应用就是抑制不需要的频率信号 让需要的频率信号通过在微波系统中起频率选择的作用 关键指标 功率容量 带外抑制 驻波 带内波动 一 无源器件原理及关键指标介绍 合路器 Combiner 是多个滤波器组成的单元 是多端口网络所有端口均为输入 输出双功能端口 关键指标 功率容量 带外抑制 驻波 带内波动 合路器 内容纲要 无源器件原理及关键指标介绍 常规型无源器件现状 无源器件关键指标对现网影响 高品质无源器件材质和工艺分析 不同场景下器件选型说明 原有的室内系统 容量小 单制式 窄带通信 峰值功率小 现在的室内系统 多制式 多载波 容量大 数据业务要求高 宽带通信 峰均比值大 现网排查室分系统干扰时 发现在话务量较高时 由于信源前端 室分主干线上的电桥 功分器 耦合器等无源器件造成较大的上行干扰 同时底噪提升明显 室分多系统合路场景 二 常规型无源器件现状 二 常规型无源器件现状 1 现网站点反馈情况 深圳某一站点因连接在基站输出端的耦合器性能问题 引起基站系统网络指标下降 特别是在高话务状态 干扰等级提升 通话质量变差 二 常规型无源器件现状 2 现网站点测试情况 基站前端安装常规型器件 信源满功率输出 上行干扰信号明显 站点测试结论 随着基站载波数量的增加 用在宏基站输出端取耦合的器件应该提高相应的指标要求 二 常规型无源器件现状 3 权威机构合作实验室测试情况 2010年08月 由广东电信指导 泰尔实验室与京信通信完成了无源器件在CDMA制式多载波大功率的干扰模拟实验 实验结论表明 安装在信源输出端的无源器件应该能承受峰值功率1500W 互调低于 140dBc要求 二 常规型无源器件现状 4 权威机构合作测试实验 2010年11月 由北京移动指导 诺西射频实验室与京信通信完成了无源器件在GSM900制式多载波大功率的干扰模拟实验 实验结论表面 常规型器件安装在信源输出端容易引起 飞弧 及上行频段宽带噪声干扰现象出现 内容纲要 无源器件原理及关键指标介绍 常规型无源器件现状 无源器件关键指标对现网影响 高品质无源器件材质和工艺分析 不同场景下器件选型说明 三 无源器件关键指标对现网影响 三 无源器件关键指标对现网影响 功率容量指标分析 功率容量定义 功率容限是指由于最大输入信号所引起的热能不会引起问题的最大承受限度 无源器件功率容量不能达到要求 会出现以下现象 器件会出现打火烧坏 驻波变大 信源的发射信号会全反射 信号的全反射 严重会导致信源烧坏 器件因烧坏击穿 引起网络通信中断 器件局部微放电 造成频谱扩张 产生宽带干扰 影响多个系统 不同系统信源有效值功率和峰值功率 峰值功率更易产生飞弧和打火 由于器件的工艺 毛刺都会产生瞬间打火现象 在比较大的基站信号情况下 往往有效功率尚未进入器件功率容限情况下 因峰值功率的影响 器件已进入瞬间脉冲造成的打火引发区间 直接表现在器件所涉及的工作区域内出现无规则脉冲噪声 三 无源器件关键指标对现网影响 三 无源器件关键指标对现网影响 功率容量指标分析 如果每载波43dBm 6载波峰值将达到2234W 平均功率 发热峰值功率 打火通过深圳 浙江等多处功率事故表明 峰值功率不足导致器件打火 从而损坏器件 平均功率容量不足 导致器件发热产生上行干扰信号 三 无源器件关键指标对现网影响 功率容量指标分析 大功率输入情况下飞弧噪声 大功率输入情况下正常完好 反射回的上行电平值达到 70dBm 没有反射上行干扰电平 三 无源器件关键指标对现网影响 无源互调指标分析 无源互调定义 当两个以上不同频率的信号作用在具有非线性特性的无源器件时 会产生无源互调产物PIM PassiveInter Modulation 无源互调不能达到要求 会出现以下现象 互调信号落入至上行接收频段 导致正常信号无法正常通信 互调信号容易产生邻频干扰或同频干扰 通话质量下降 基站干扰等级受互调信号影响 互调信号造成相邻系统无法正常运行 三 无源器件关键指标对现网影响 无源互调指标分析 三 无源器件关键指标对现网影响 无源互调指标分析 互调指标为PIM3 120dBc 2 43dBm的无源器件适合于2W 每载波以下 含2W 每载波 场景 用于小功率的场景 以降低组网成本 互调指标为PIM3 140dBc 2 43dBm的无源器件适合于2W 每载波至20W 每载波 含20W 每载波 场景 以提高网络质量 互调指标为PIM3 150dBc 2 43dBm的无源器件适合于20W 每载波以上场景 用于超大功率环境 提高大功率基站的网络质量 内容纲要 无源器件原理及关键指标介绍 常规型无源器件现状 无源器件关键指标对现网影响 高品质无源器件材质和工艺分析 不同场景下器件选型说明 四 高品质无源器件材质和工艺分析 指标对比分析 集采常规型 高端N型 高端DIN型 1 频段范围 800 25002 平均功率 200W3 峰值功率 无要求4 三阶互调 120dBc 无源器件性能指标对网络质量影响较大 1 频段范围 800 27002 平均功率 300W3 峰值功率 1000W4 三阶互调 130dBc 1 频段范围 800 27002 平均功率 500W3 峰值功率 1500W4 三阶互调 140dBc 大功率指标的考虑 高品质类型无源器件平均功率为 500W 可以结合实际的应用场景而选择性价比最高的组合方案 通过提高相应的器件承受功率能力 特别是室分主干的器件承受能力 引起的宽带噪声干扰电平得到明显改善 四 高品质无源器件材质和工艺分析 低互调指标的考虑 高品质类型无源器件平均功率为 140dBc 可以提高并改善由于CDMA系统交调产物引起的上行干扰 多系统合路的混合互调干扰 无源器件的互调干扰电平对网络质量影响较大 互调指标同时也体现设备商的产品质量控制水平 四 高品质无源器件材质和工艺分析 3dB电桥 耦合器 功分器 合路器的结构大体可分为接头 内导体 腔体三部分组成 接头结构功分器内导体结构电桥腔体内部结构 四 高品质无源器件材质和工艺分析 优势 性能指标优良 互调指标有保证 可靠性高劣势 厚重 工艺要求高 成本较高 优势 实现结构简单 重量轻 成本低廉劣势 电性能指标差 互调一致性不高 可靠性低 较差 外导体 内导体 黄铜 电性能稳定 可靠性高锌合金 精度低 材质软 易变型而失效 铍青铜 金属延展性高弹性好 可插拔次数高 成本高锡青铜 金属延展性和弹性一般 可插拔次数适中黄铜 金属延展性和弹性差 可插拔次数少 优选 材质分析 电性能 接头失效会直接导致信号外泄 低噪抬升 网络直接出现故障互调 接头的互调会直接影响到系统的互调反射分量 直接导致干扰 影响 重要 四 高品质无源器件材质和工艺分析 四 高品质无源器件材质和工艺分析 优选 较差 优选 较差 四 高品质无源器件材质和工艺分析 耦合器内导体 优选 较差 优选 较差 四 高品质无源器件材质和工艺分析 功分器内导体 优选 较差 一般 四 高品质无源器件材质和工艺分析 电桥内导体 四 高品质无源器件材质和工艺分析 内导体材质 单独成型一体 上下压挤 腔体一体单独加工成型接头法兰单独受力连接屏蔽块隔绝信号外泄 稳定性极高 优选 上下结构单元组成铜箔完成信号屏蔽接头内芯单独穿出稳定性能一般 一般 盖板拼挤 腔体通过型材冲压 切割而成上下两块盖板通过螺钉挤压屏蔽较容易造成信号外泄 可靠性低整体性能不稳定 功率 互调无保证 较差 四 高品质无源器件材质和工艺分析 腔体设计 四 高品质无源器件材质和工艺分析 腔体材质工艺 优选 优选 优选 较差 较差 较差 一般 一般 一般 四 高品质无源器件材质和工艺分析 设计方案对比 优选 优选 一般 一般 一般 一般 优选 优选 较差 较差 较差 四 高品质无源器件材质和工艺分析 材质使用方案对比 设计方案 材质和工艺选择建议 接头 要求外导体与内芯一体化完成 稳定性高 内芯无转动 500W器件按DIN型接头设计 300W器件按N型接头设计 内导体 采用耐功率 低互调 高稳定性的腔体空气导带方案设计 腔体 一次压铸成型 密闭无缝隙 接头法兰固定在同一受力结构件上 表面光滑无尖角 防水气密性高要求 设计方案 接头 外导体要求采用黄铜或三元合金材质 内芯采用锡青铜材质 推荐铍青铜材质设计 内导体 黄铜棒材材质要求 腔体 要求合金铝材质要求 材质要求 接头 接头外导体要求不易变形稳定性高 内芯延展性高 满足1000次以上插拔 外表面镀层要求镀镍 内芯镀银处理要求 内导体 表面镀银 90度弯角要求弧度过渡处理 无尖角 表面光滑整洁 腔体 内表面要求先镀铜后镀银处理 腔体内部无缝隙泄露 表面光亮整洁无焊渣残留 焊点饱满光滑 工艺要求 四 高品质无源器件材质和工艺分析 内容纲要 无源器件原理及关键指标介绍 常规型无源器件现状 无源器件关键指标对现网影响 高品质无源器件材质和工艺分析 不同场景下器件选型说明 1 闲时通过模拟载波发射 并逐渐抬升发射功率 干扰上升2 话务高时 降低发射功率 干扰降低 筛选室分上行干扰小区 初步定位室分器件问题 现场逐级更换器件 观察话务报告验证 基本思路 通过话务统计筛选存在干扰小区 判断是否直放站干扰 基于BSC侧快速定位 更换前三级器件验证器件指标建议 器件三阶互调值 140dBc 功率容限200W或200W以上 排查是否有直放站 有 无 BSC侧快速分析定位 问题是否解决 处理直放站问题 无 是 器件问题 信源内部干扰或者施工质量导致干扰 外部干扰或频率干扰 无 五 不同场景下器件选型说明 第一排查点 替换3dB电桥后干扰降低解决 说明第一级器件故障 否则转第二级器件 4 第三排查点 替换第三级器件干扰解决 说明第三级器件故障 否则转第三级器件 第四步 继续替换 排查 直到问题解决 第二排查点 替换第二级器件干扰解决 说明第二级器件故障 否则转第三级器件 通过干扰波形的分析定位干扰产生的原因 通过触摸器件是否发热发烫来判断器件是否已经达到临界或超过所能承受的功率容限 前端三级的器件承载着较高的输入功率 五 不同场景下器件选型说明 链路末端承受功率较低器件互调 120dBc 功率200W则可满足要求 第二级链路承受功率高于40dBm器件互调 130dBc 峰值功率不低于1000W 基站信源前端 承受功率高于43dBm器件互调应 140dBc以上 峰值功率满足1500W 多系统共建场景 应该考虑其它系统互调相互干扰与高峰均比要求 对不同链路上器件要求应该更高 五 不同场景下器件选型说明 站点试用情况 浙江舟山建设大厦 浙江舟山建设大厦通过排障问题的最终的根源不是有源设备对基站造成了上行干扰 不是天馈系统的驻波原因 也不是同频干扰或者是邻频干扰 而是由于无源器件性能不佳而引起的 表现在三阶交调 功率容量等两方面 整改原理图 通过整改室分的主干无源器件后 问题得以解决 五 不同场景下器件选型说明 在前期干扰排查的基础上 对南京 扬州 无锡地区的现网干扰站点替换京信高品质无源器件 平均功率为 500W 互调指标 140dBc 测试 发现替换后上行干