02WLAN器件及线缆

WLAN器件及线缆,中国移动通信集团设计院有限公司,2011-07,中国移动通信集团设计院有限公司,无线局域网网络设备连接图,第2页,目录,天线及应用馈线及接头常用器件网线及接头光纤及连接器,第3页,第4页,天线基本概念作用,天线的定义：能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。天线的作用天线是电波的换能器件，用以发射和接收电波。电磁波的辐射导线上有交变电流流动时，可发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。,若导线间距离很近，电场被束缚在两导线之间，则辐射很微弱。,将两导线张开，电场即散播在周围空间，则辐射增强。,第5页,天线基本概念组成,天线的组成：馈电系统：连接无线发射机与振子，实现能量的分配；振子：向空间发射电磁波；外壳：保护天线内部器件；一般兼有一定的美化作用,天线带宽：天线的带宽是指它有效工作的频率范围，通常以其谐振频率为中心。通常工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。天线带宽有几种不同的定义：天线增益下降3dB时的频带宽度；在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就是当天线的输入驻波比1.5时，天线的工作带宽。,天线基本技术参数天线带宽,第6页,天线基本技术参数天线增益,天线增益的几个要点：天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。,第7页,天线基本技术参数波束宽度（1）,水平面波束宽度定义：在水平面方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降3dB（或10dB）的两个方向的夹角。,第8页,天线基本技术参数波束宽度（2）,垂直面波束宽度定义：在垂直方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降3dB（或10dB）的两个方向的夹角。,第9页,天线基本技术参数驻波比,驻波比：把天线作为无耗传输线的负载时，沿传输线上电压波最大值和最小值的比值；驻波比的值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。当天线和馈线的阻抗不匹配时，天线就不能将馈线上传输的高频能量全部吸收；反射部分能量形成反射波，信号在馈线中的损耗就会增大；过大的驻波比会减小天线的覆盖并造成系统内干扰加大，影响信号质量。,第10页,天线基本技术参数交调,交调天线交调产物是指当两个或多个频率信号经过天线时，由于天线的非线性而引起的与原信号频率有和差关系的射频信号。互调产生的干扰信号落在接收机的工作频段，就会降低接收信号的质量，甚至产生用户的掉话、掉线。,第11页,WLAN系统常用天线鞭状天线,第12页,鞭状天线：鞭状天线体积小、外形美观、易安装，多用于独立放装型AP，AP缺省均自带数根鞭状天线；鞭状天线一般提供SMA接口，便于与AP的连接；根据工作频段的不同，鞭状天线可分为2.4G、5GHz两种；天线的增益一般在23.5dB左右。,第13页,WLAN系统常用天线鞭状天线的应用,鞭状天线的应用：采用室内放装的建设方式时，一般使用AP自带的全向鞭状天线；鞭状天线适用于：建筑物内的局部覆盖，室内放装型AP即可覆盖整个区域的场景，例如酒店的会议室、商场的咖啡馆等；或区域内WLAN容量需求比较高，例如写字楼、宿舍楼等。,WLAN系统常用天线室内吸顶天线,室内吸顶天线室内吸顶天线具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。主要用于建筑物内各区域的无线覆盖。室内吸顶天线又可分为全向吸顶天线和定向吸顶天线；工作频段800MHz2500MHz；室内吸顶天线属于低增益天线,一般为26dBi。,第14页,WLAN系统常用天线室内板状天线,室内板状天线室内板状天线具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。主要用于对建筑物内特定区域的某一方向进行无线覆盖。室内板状天线属于定向天线,常见的增益为78dBi左右。工作频段800MHz2500MHz；室内板状天线在防水、防潮等方面没有做特殊处理，无法满足室外安装的要求。,第15页,室内天线的应用：AP可通过分布系统与室内天线相连，完成对整个建筑的普遍覆盖：如对宿舍楼、教学楼、写字楼等的全覆盖。其中：定向吸顶天线和壁挂天线的增益较大，可用于大面积空间的覆盖，如大型会议室、酒店大厅等。,第16页,WLAN系统常用天线室内天线的应用,WLAN系统常用天线室外板状天线,室外板状天线室外板状天线由于其覆盖区域呈扇形分布，因此也被称为扇区天线或扇型天线。室外板状天线具有增益高、结构牢靠、安装方便，以及良好的防振动冲击和防水防腐能力等特点。WLAN使用的室外板状天线一般工作于2.4GHz及以下频段。,第17页,第18页,WLAN系统常用天线室外板状天线的应用,室外板状天线的应用,覆盖较大面积的开放、半开放环境，或通过室外覆盖室内环境，可通过室外AP配合较高增益的定向天线的实现；采用这种方式的优点是覆盖范围大，缺点是干扰不易控制、网络容量较低。,目录,天线及应用馈线及接头常用器件网线及接头光纤及连接器,第19页,馈线定义及作用,馈线的定义及作用馈线是在无线电发射机放大器输出端和发射天线输入端之间传送射频(RF)能量的线路。馈线的主要任务是有效地传输信号能量，它应能将发射机发出的射频信号功率传送到发射天线的输入端，或将天线接收到的信号传送到接收机输入端；WLAN系统中，馈线用于射频信号的传输，实现WLAN信源和天线、耦合器、功分器、功率放大器等器件之间的连接。,第20页,WLAN系统中使用的馈线：WLAN及室内分布系统中常用同轴电缆传输线；同轴电缆按照直径可以分为：8D、1/4、1/2、7/8、13/8英寸等。直径越大，同等长度馈缆的信号衰减就越小。,第21页,馈线WLAN系统中使用的馈线,馈线馈线的损耗,第22页,不同规格的馈线有不同的传输特性，下表为WLAN系统中几种常用馈线在不同工作频段下的百米损耗，单位dB,考虑到不同馈线规格的传输特性，一般情况室内分布系统干线连接或较长距离传输使用7/8馈线，支线或近距离传输使用1/2馈线。,馈线接头分类,第23页,WLAN系统中使用的馈线接头：常用的主要有MMCX、SMA、N型三种。每种类型的接头中心为针的俗称“公头”（缩写“J”），中心为孔的俗称“母头”（缩写“K”）。,MMCX型接头,SMA型接头,N型接头,第24页,馈线接头MMCX接头,外置网卡的MMCX接头（母头）,外置网卡天线上的MMCX接头（公头）,MMCX接头：即：微小型射频同轴连接器（MINIATUREMICROAXRFCOAXIALCONNECTORS）MMCX是一种微型射频连接器。它体积小、重量轻、连接方便可靠。广泛应用于小型通讯、网络设备。WLAN系统中主要应用于网卡与天线的连接。MMCX接头分为公头和母头，两者配合使用。,馈线接头SMA接头,SMA接头即：系列小型射频同轴连接器（SUBMINIATURERFCOAXIALCONNECTORS）SMA系列产品是一种应用广泛的小型螺纹连接的同轴连接器，具有尺寸小，成本低、频带宽、性能优、高可靠、寿命长等特点。适用于微波设备和数字通信系统的射频回路中连接射频电缆或微带线；WLAN系统中室内型AP射频口和AP自带天线一般都用这种接口。SMA接头分正极性（公头）和反极性（母头）两类，两者配合使用。,SMA公头（外螺纹配插针）,SMA母头（内螺纹配插孔）,室内AP反极性SMA接头（公）,第25页,馈线接头N型接头,N型接头N型接头是一种螺纹连接的中功率射频连接器。具有可靠性高，抗振性强、机械和电气性能优良、防水等特点，尺寸较大，广泛用于振动和环境恶劣条件下的无线电设备和仪器及地面发射系统连接射频同轴电缆。室内合路型AP、室外型AP、天线一般使用这种接口。N型接头分为公头和母头，两者配合使用。,N型母头（外螺纹配插孔）,N型公头（内螺纹配插针）,双阴N型转接头,双阳N型转接头,室外AP的N型接头(母头),室外定向天线的N型接头(母头),馈线连接线WLAN常见射频馈线连接线,双N-J射频连接馈缆这种连接馈缆选用低损耗的较粗硬质黑色电缆，馈线两头均为N型公头。用于带N型母头的室内合路型AP或室外型AP与天线的连接。,N-J转SMA-K射频连接馈缆这种连接馈线两端分别为N型公头和SMA母头。用于连接带SMA公头的室内型AP和带N型母头的天线。,绝缘胶带和防水胶带：户外应用时，电缆、天馈防雷器、天线的接头处，先用绝缘胶带缠裹，再用防水胶带缠裹，保证绝缘和防水，使系统可以长期可靠的运行下去。,目录,天线及应用馈线及接头常用器件网线及接头光纤及连接器,第28页,第29页,WLAN分布系统中常用到一些只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性的无源器件，用于对WLAN及其他系统的信号进行组合、分配等处理，满足覆盖需求；这些无源器件按照功能可划分为功率分配、微波滤波、微波谐振、连接匹配等类型；本课件主要介绍WLAN系统中最常使用的合路器、功分器、耦合器、负载及避雷器。,器件分类,器件合路器（1）,第30页,合路器的定义：合路器是将不同频段信号滤波后合成为一路信号输出、并将接收信号滤波分离的器件。合路器的作用：合路器实现将不同频段信号馈入同一天馈系统中，提升了天馈使用效率，有效解决室内放装部署AP时信号分布不均的难题。合路器的分类：按照输入系统的数量可以分为双系统、三系统、四系统合路器，一般情况下，一个系统对应一个输入端口。,器件合路器（2）,第31页,合路器的应用：工程中需要将WLAN射频信号与其他系统如GSM、TD信号共同在室内分布系统中传输，这时需要使用合路器将各系统的信号进行合并。对于已有分布系统的网络，进行改造后可将WLAN设备与分布系统合路进行组网，可以有效降低建设成本、加快建设进度。,器件合路器（3）,第32页,中国移动通信集团集采的WLAN合路器主要有两种：GSM/WLAN合路器；GSM&DCS/WLAN合路器；两种合路器均为两路输入、一路输出，主要指标如下：,第33页,器件功分器（1）,功分器的定义及作用：功分器即功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等能量的器件。功分器的分类：功分器的各路输出功率一致，功分器安装输出端口数量可以分为：二功分、三功分、四功分等；二功分的信号衰减在3dB左右。,功分器的应用与分布系统合路：功分器广泛应用于分布系统内，用于将2G、3G、WLAN等所有信号在各个点位均匀分布；AP独立布放（包括室内放装、室外型AP单独布放场景）：当希望用一个AP需要同时覆盖向两个或两个以上的方向时，可以采用功分器直接将AP输出的信号分成两路或多路。,第34页,器件功分器（2）,与分布系统合路,AP独立布放,第35页,器件耦合器（1）,耦合器的定义：将一路射频信号功率按比例分成几路的器件。作用：和功分器不同，耦合器可选用不同参数性能的控制每个端口的功率输出比例，使各个天线口的功率比较接近，使WLAN覆盖信号更为均匀、覆盖效果更理想。分类：按照耦合端输出功率的不同，可以分为3dB、5dB、7dB、10dB、13dB、15dB、30dB、40dB等多种类型的耦合器。,第36页,器件耦合器（2）,耦合器的端口：耦合器在无内负载时往往是一个四端口网络（如图）：输入端、直通端、耦合端、隔离端，三个输出端口的功率计算方法如下：耦合端输出功率输入功率耦合度（耦合度一般为耦合器型号中的标称值）直通端输出功率输入功率插入损耗隔离端输出功率输入功率隔离度耦合端输出功率定向度（隔离度、定向度的值一般非常高，所以隔离端的输出功率基本可以忽略）应用：耦合器主要应用与分布系统内，AP独立布放时较少使用。,天馈避雷器天馈防雷器：室外应用时，天线感应的雷击能量，可以被串连在天线和设备间的天馈防雷器通过接地线泄放到地上，从而对AP设备起到保护作用。户外应用时，建议必配该器件，并保证可靠接地！由于天馈通常是设备最高的部分，且馈线一般比较长，是设备最容易感应雷击的部位，因此，在室外应用时需要在每个天线上串接天馈避雷器。,第37页,器件避雷器,2.4G天馈避雷器,2.4G、5G双频天馈避雷器,使用避雷器防护,天馈防雷器,双频天馈防雷器：1902A002,天馈防雷器连接示意图,PE端接地,Protect端连接AP,Surge端连接天线,网口防雷器使用说明,使用说明图,编码：1902A001,器件匹配负载,第40页,反极性SMA匹配负载,N型头匹配负载,匹配负载的定义：用来全部吸收射频功率的器件，使所有信号达到输出端，不会使信号反射回输入端。作用：使用匹配负载的目的在于防止射频干扰对系统产生有害影响。分类：常见的射频负载为可接室内AP的的SMA口匹配负责和接室外AP或馈线连接器的N型接头负载。应用：在室内分布系统中当某些器件端口没有使用连接输出或输入系统使时，需要相应端口连接匹配负载。,目录,天线及应用馈线及接头常用器件网线及接头光纤及连接器,第41页,网线一般采用双绞线。双绞线：两根相互绝缘的导线依距离周期性扭绞组成的电信传输线；一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。按抗干扰能力分：非屏蔽双绞线（UTP）屏蔽双绞线（STP）,双绞线定义及分类,UTP网线,STP网线,按线序及传输速率：分为：一类线二类线三类线四类线五类线、超五类线；六类线、超六类线；七类线；目前WLAN系统中最常用的是五类线、超五类线和六类线。双绞线广泛应用于交换机与交换机、交换机与AP之间的连接。,双绞线分类,双绞线WLAN常用双绞线,五类线五类线绕线密度较高，外套一种高质量的绝缘材料；五类线是最常用的以太网电缆；主要用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输。超五类线超五类线在线径、工艺上比五类线有所改进；具有衰减小，串扰少，时延误差小等特点；超五类线性能相比五类线有较很大提高，主要用于千兆以太网。六类线六类线在结构上增加了绝缘的十字骨架，电缆的直径相对于超五类线也更粗；改善了在串扰以及回波损耗方面的性能。六类线传输性能远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。,第45页,双绞线接头RJ45接头,RJ45型网线插头又称水晶头，用作八芯双绞线与设备的物理接头。它广泛应用于以太网的连接。EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568B与568A：568A的排线顺序从左到右依次为：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。568B的排线顺序从左到右依次为：为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。在具体应用时，采用不同的线序，RJ45型插头和网线可构成直通线和交叉线。,目录,天线及应用馈线及接头常用器件网线及接头光纤及连接器,第46页,光纤定义及应用,光纤的定义：光导纤维，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导介质。光纤的结构：光纤中心是光传播的玻璃芯；芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光波保持在芯内；最外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套；光纤的应用：光纤主要用于交换机之间的连接，个别情况下也用于AP与交换机之间的连接；尤其是两者之间距离超过100米、或带宽需求大于五类线的带宽能力时多采用光纤解决。,第48页,单模（Sing