室分常见器件介绍-20111008

1、室分常见器件介绍肖仕平肖仕平 2011.102011.10目目 录录一、概一、概 述述二、功分器二、功分器三、耦合器三、耦合器四、电四、电 桥桥五、衰减器五、衰减器六、负六、负 载载七、干放七、干放一、概 述 在通信设备和信号覆盖中都会用到一些无源器件，用于信号的分配、合成以及提取等。 常见的有功分器、耦合器、电桥、衰减器、负载、滤波器等。本文主要对这些常见的无源器件做简单介绍。（一）、概念（一）、概念 功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号分成两路或多路，输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号合成一路输出，此时可也称为合路器。二、功分器 功分器的分类功分器的分类按结构划分按结构

2、划分微带功分器微带功分器腔体功分器腔体功分器按分支数按分支数二功分器二功分器三功分器三功分器四功分器四功分器 功分器的主要技术指标功分器的主要技术指标分配损耗分配损耗插入损耗插入损耗驻波比驻波比隔离度隔离度功率容量功率容量频率范围频率范围带内平坦度带内平坦度阻抗阻抗平衡度平衡度功率分配损耗功率分配损耗功率分配损耗指的是输入信号电平经过功率分配以后支路输出功率分配损耗指的是输入信号电平经过功率分配以后支路输出信号电平较原输入信号电平所减小的值。该损耗值是由于能量信号电平较原输入信号电平所减小的值。该损耗值是由于能量分配产生且为固定值。分配产生且为固定值。功率分配损耗功率分配损耗( (dBdB)=

3、10log(1/N) )=10log(1/N) 式中式中N N为功分器路数为功分器路数 N=2 3.0dB N=2 3.0dB N=3 4.8dBN=3 4.8dBN=4 6.0dBN=4 6.0dB举例举例: :P PIN IN 30dBm30dBm10001000mWmW（10lg30dBm10lg30dBm10001000mWmW）将此信号通过四功分器（不计插入损耗）将此信号通过四功分器（不计插入损耗）分成分成4 4路则：路则：P POUTOUT100010004 4250250mWmW（1010lg250lg25024dBm24dBm） 功率分配损耗功率分配损耗 P PININ P P

4、OUTOUT303024246 6dBdBPINPOUT_1POUT_2POUT_3POUT_4该指标也称直通损耗，指的是信号功率通过功分器后输出的功率该指标也称直通损耗，指的是信号功率通过功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值。插入损和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值。插入损耗是由于器件焊接、传输、连接所产生的损耗，由于不同厂商器耗是由于器件焊接、传输、连接所产生的损耗，由于不同厂商器件设计及工艺差异造成该值存在一定差距。件设计及工艺差异造成该值存在一定差距。插入损耗插入损耗负载负载矢量网络分析仪矢量网络分析仪AB二功分二功分举例：举例：插损的计算方

5、法：插损的计算方法：通过网络分析仪可以测出输入端通过网络分析仪可以测出输入端A A到输出到输出端端B B的损耗，假设二功分实际损耗是的损耗，假设二功分实际损耗是3.2dB3.2dB则：插损实际损耗功率分配损耗则：插损实际损耗功率分配损耗3.2dB-3dB3.2dB-3dB0.2dB0.2dB。隔离度隔离度该指标指功分器各分配支路之间的传输损耗。隔离度可通过网该指标指功分器各分配支路之间的传输损耗。隔离度可通过网络分析仪测得，直接测出各个输出端口之间的损耗，如图淡蓝络分析仪测得，直接测出各个输出端口之间的损耗，如图淡蓝色曲线所示，色曲线所示，BCBC间、间、CDCD及及DEDE间的损耗。间的损耗

6、。ABCDEn 隔离度反映功分器各分支臂互不干扰的程度隔离度反映功分器各分支臂互不干扰的程度n 微带功分器分配臂端口隔离度微带功分器分配臂端口隔离度20dB20dB25dB25dBn 腔体功分器端口无隔离度（损耗约腔体功分器端口无隔离度（损耗约6dB)6dB) 由于没有隔离电阻，输出端口隔离度很小，因此腔体功分器不能作为功率合成器使用。二、耦合器二、耦合器（一）、概念（一）、概念定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器。它能从主传输系统的正向定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器。它能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率，并基本上不从反向波中分出功率。因此，波中按一定比例分出部分功率，并

7、基本上不从反向波中分出功率。因此，利用定向耦合器可以对主传输系统中的入射波和反射波分别进行取样。利用定向耦合器可以对主传输系统中的入射波和反射波分别进行取样。按结构划分按结构划分微带耦合器微带耦合器腔体耦合器腔体耦合器按耦合度划分按耦合度划分dB 、10dB 、 15dB 、 20dB、25dB 、 30dB 、 40dB按是否具有方向性按是否具有方向性非定向耦合器非定向耦合器定向耦合器定向耦合器 耦合器的分类耦合器的分类 耦合器的主要技术指标说明耦合器的主要技术指标说明耦合度耦合度隔离度隔离度方向性方向性插入损耗插入损耗驻波比驻波比功率容限功率容限频段范围频段范围带内平坦度带内平坦度阻抗阻抗

8、耦合度耦合度该指标指输入端口至耦合端口的损耗值。（一般都是理论值如：该指标指输入端口至耦合端口的损耗值。（一般都是理论值如：6dB6dB、10dB10dB、15dB15dB、20dB20dB等）等）INOUTC耦合度耦合度插损插损隔离度隔离度耦合度的计算方法：耦合度的计算方法：比如输入信号比如输入信号ININ为为3030dBmdBm，而耦合端而耦合端输出信号输出信号C C为为2 24dBm 4dBm 则：则：耦合度耦合度C-INC-IN242430306dB6dB所以此耦合器为所以此耦合器为6dB6dB耦合器。耦合器。实际器件中耦合度存在一定误差，一般有个误差实际器件中耦合度存在一定误差，一般

9、有个误差范围，比如标称为范围，比如标称为6dB6dB的耦合器，实际耦合度可能的耦合器，实际耦合度可能为：为：5 5. .8dB8dB6.2dB6.2dB之间波动。之间波动。 插入损耗插入损耗指的是信号功率经过耦合器至输出端出来的信号功率减小的值。指的是信号功率经过耦合器至输出端出来的信号功率减小的值。插入损耗功率分配损耗器件传输（连接）损耗插入损耗功率分配损耗器件传输（连接）损耗n 器件传输（连接）损耗与耦合度有一定关系，以微带耦合器为例：器件传输（连接）损耗与耦合度有一定关系，以微带耦合器为例：1010dBdB以下的：以下的：0.350.350.50.5dBdB10dB10dB以上的：以上的

10、：0.20.20.50.5dBdB。 插损计算方法：插损计算方法：n以以6dB6dB耦合器为例（假定耦合器为例（假定6dB6dB耦合器实际耦合度是耦合器实际耦合度是6 6.5.5dBdB）n输入端的功率输入端的功率3030dBmdBm（1000mW)1000mW)n耦合端的输出耦合端的输出2 23 3.5.5dBmdBm（2 22323.8.87mW)7mW)n输出端功率输出端功率100010002 22323.8.87 77 77676.1.13mW3mW28.9dBm28.9dBm（忽略其它（忽略其它损耗）损耗）n功率耦合损耗输入端的功率功率耦合损耗输入端的功率(dBm)(dBm)输出端的

11、功率输出端的功率(dBm)(dBm) 30dBm30dBm28.9dBm28.9dBm1.1dB1.1dB（一）、概念 电桥是四端口网络，有两个输入和输出端口，输入端口之间和输出端口之间均存在相互隔离。 电桥可以将两路信号合成一路信号，也可以将一路信号分成大小相同的两路信号。因电桥可以合成同频信号，所以也叫同频合路器。电桥的输入输出是相互对称的。 注：这里的电桥指无源3dB电桥。 四、电桥（二）、主要技术指标 1、频带宽度 频带宽度指电桥的工作频带宽度。2、耦合度和插损 电桥是比较特殊的耦合器，耦合度的计算公式和耦合器一样。特殊的是它的耦合度和插损一样大，严格的说是沿着一条中间线相互对称。3、

12、隔离度 电桥的隔离度和耦合器一样，但是和一般耦合器不同的是除了输出端口之间需要测试相互隔离度之外，输入端口之间也也需要测试隔离度。 S21就是电桥的输入端口隔离度。将负载 和电缆线对换，测试出来的S21就是输出 端口隔离度。4、端口回波损耗 电桥包含输入输出端口回波损耗。（三）、应用 u主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。名称大功率电桥型号RB-NKF0频率范围1710-2200 MHz耦合度3dB（nominal）频带波动0.25dB插损0.2dB驻波比1.21输入隔离度30dB功率容量200W峰值功率1.5kW阻抗50接头N-K体积888720mm重量0.2kg环境温度-55+125相

13、对湿度95%（一）、概念四、衰减器u作用：如果信号太大，需要减少信号，就会引入衰减器，减小信号强度，跟放大器相反。u种类：固定衰减器、可变衰减器（电压可变衰减器、数字衰减器）。（二）、主要技术指标1、工作频带衰减器的工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器，衰减器才能达到指标值。 2、衰减量 衰减量描述功率通过衰减器后功率的变小程度。衰减量的大小由构成衰减器的材料和结构确定。衰减量用分贝作单位，便于整机指标计算。信号输入端的功率为P1，而输出端得功率为P2，衰减器的功率衰减量为A（dB）。 若P1 、P2 以分贝毫瓦（dBm）表示，则两端功率间的关系为 P2（dBm） P1（dBm） A（dB）

14、 3、功率容量 衰减器是一种能量消耗元件，功率消耗后变成热量。可以想象，材料结构确定后，衰减器的功率容量就确定了。如果让衰减器承受的功率超过这个极限值，衰减器就会被烧毁。设计和使用时，必须明确功率容量。4、回波损耗 回波损耗就是衰减器的驻波比，要求衰减器两端的输入输出驻波比应尽可能小。我们希望的衰减器是一个功率消耗元件，不能对两端电路有影响，也就是说，与两端电路都是匹配的。设计衰减器时要考虑这一因素。（一）、概念 负载是微波无源单口器件，它被广泛地应用于微波设备和微波电路中，负载的主要功能是全部吸收来自传输线的微波能量，改善电路的匹配性能，负载通常接在电路的终端，故又称作终端负载或匹配负载。

15、六、负载（二）、主要技术指标1、频带宽带即负载工作频带宽度。2、驻波比指负载的匹配性能。3、功率容量指负载的吸收功率的容量，该指标主要通过结构设计实现，很少进行测试。在测试中一般使用平均功率试验进行验证。七、干线放大器七、干线放大器干线放大器是将引入的弱信号进行同频放大的单元装置。本产品可以双向放大上、下行链路信号，有效补偿射频主干电缆的信号损耗，以较低的成本扩大网络覆盖范围。（二）应用范围（二）应用范围干线放大器普遍用于室内分布系统、小区分布系统中，有效扩展源基站的网络覆盖，实现深度优化移动通信网络。(一一) 产品概述产品概述(三三) 干放分类干放分类 按输出功率划分：2W、5W、10W 按

16、网络类型划分：GSM900、DSC1800 (四四) 干放原理干放原理 GSM干线放大器采用同频转发工作方式，将基站下行信号接收放大后通过室内分布系统覆盖所有盲区，满足移动电话信号良好接收的要求，同时将移动电话上行信号接收放大后送到基站。主机由上、下行两条链路组成，全双工工作。 (五）五） 干放连接方式干放连接方式 多台干放采用并联连接。切记：不能采用串联连接。切记：不能采用串联连接。 基站分布系统干放1干放2噪声系数NF3路损PL2路损PL1增益G2噪声系数NF2增益G1噪声系数NF1u为什么干放不能串联，主要原因噪声叠加很厉害，对基站干扰比较明显。u分析： 热噪声注入大：Prep=10lo

17、g(KTB)+NF1+(G1-PL1)+NF2+(G2-PL2) 串联噪声系数大：F=NF1+(NF2-1)/(G1-PL1)+(NF3-1)/(G1-PL1)*(G2-PL2) 由以上公式得知，热噪声注入和干放的增益成正比，与串联噪声系数成反比。 (六）六） 干放主要技术指标干放主要技术指标 (七七) 干放调试干放调试 基站分布系统干放下行：上行：A点:40dbmB点:-5dbmC点：37dbmA点:-120dbmB点:-75dbm下行调试：下行调试：u A点：基站机顶输出端。已知单载波输出功率40dbm。u B点：干放下行输入端。用频谱仪测试为-5dbm.u C点：干放下行输出端。已经10

18、W干放，要求输出功率为37dbm，通过调整干放的下行ATT衰减达到。上行调试：上行调试：A点：要求干放输入到基站的噪声小于-120dbm/200KHZB点：干放上行输出端。通过A和B点得知基站与干放之间的损耗为40-（-5）=45dB,因此B点要求噪声为：=-120+45=-75dbm/200KHZ,通过调整干放的上行ATT衰减量达到。 (七七) 干放调试（续）干放调试（续） 基站分布系统干放噪声系数3dB路损40db噪声系数：3db上行增益：40dbu分析干放的上行噪声对施主基站灵敏度的影响 1）干放引入后到达基站的热噪声电平为： Prep=10logKTB+Frep+Grep-PLnet =-174+10log200000+3+40-40 =-121-3 =-118dBm/200KHZ2）GSM基站接收机输入端等效热噪声电平为： Pbts=10logKTB+Fbts=-174+10lg200000+3=-174+53+3=-118dBm/200kHZ3）干放引入后对施主基站的底噪抬高为ROTROT=10lg(10Prep/10+10Pbts/10)Pbts=10lg(10-118/10+10-118/10 )-(-118)=-115+118=3dB(七七)