第2章 室内分布系统器件

第2章室内分布系统器件2.1室分系统器件概述室分系统的基本原理是将信源的无线信号通过线缆和器件分配到各个天线终端，因此室分系统的设备器件主要由信源、传输线、功率分配器件、功率放大器、天线等各部分构成。目前室分建设所用器件可以细分成以下几类。

（1）室分系统信源：宏蜂窝基站、微蜂窝基站、分布式基站、直放站等。

（2）室分系统无源器件：合路器、功分器、耦合器、电桥、衰减器、负载、POI等。

（3）室分系统传输线：馈线（含接头）、光纤、五（六）类网线。

（4）室分系统有源器件：RHUB、pRRU、中继设备、功放。

（5）室分系统天线：各类室分天线（包含泄漏电缆）。第2章2.1室分系统器件概述室分系统的基本原理是将信源的无线信号通过线缆和器件分配到各个天线终端，因此室分系统的设备器件主要由信源、传输线、功率分配器件、功率放大器、天线等各部分构成。目前室分建设所用器件可以细分成以下几类。

（1）室分系统信源：宏蜂窝基站、微蜂窝基站、分布式基站、直放站等。

（2）室分系统无源器件：合路器、功分器、耦合器、电桥、衰减器、负载、POI等。

（3）室分系统传输线：馈线（含接头）、光纤、五（六）类网线。

（4）室分系统有源器件：RHUB、pRRU、中继设备、功放。

（5）室分系统天线：各类室分天线（包含泄漏电缆）。第2章2.2信源分类信源分类：

按3GPP规定标准分类，基站可分为宏基站（MacroSite），微基站（MicroSite）、皮基站（PicoSite）和飞基站（FemtoSite）。区别：

它们的主要区别在于发射功率和处理容量。

在20MHz带宽前提下，单载波发射功率大于10W的为宏基站，500mw-10W的为微基站，100mW-500mW的为皮基站，小于100mW为飞基站。100mW500mW10W飞基站皮基站微基站宏基站第2章2.2信源类型一

宏蜂窝基站

宏基站另称为宏站、宏蜂窝基站等。

室内无线系统早期从宏蜂窝基站引入一些空闲载频作信源，基站射频单元直接接入室分网络。

宏蜂窝基站作为信源覆盖目标楼宇时，其特点在于宏蜂窝基站的输出功率大，覆盖范围广。如果配置了较多的载频，则可提供的小区数量多，支持的话务量大。

早期的宏蜂窝基站数字处理和射频变换均在一套设备内，机房条件要求严格，安装难度较大，在LTE阶段已经淘汰。5G信源的发射功率高于以往，功率达到40W，80W，甚至更好，不过5G的基带处理单元和射频处理单元通常采用分离的模式。第2章2.2信源类型二

微蜂窝基站

微基站另称为微站、微蜂窝基站等。微蜂窝基站作信源发生在2G/3G时代，通过小型化小功率的基站设备为覆盖区域提供信源。

它可支持的载波数、小区数较少，覆盖范围有限，施工安装更为灵活。

发展到5G时代，微蜂窝基站由于其设备内的模块比较固定，无法灵活配置，总体容量小，已基本淘汰。第2章2.2信源类型三

分布式基站

分布式基站结构的核心概念就是把传统宏基站基带处理单元和射频处理单元分离，二者通过光纤相连。在网络部署时，基带处理单元与核心网、无线网络控制设备集中在机房内，通过光纤与规划站点上部署的射频拉远单元进行连接，完成网络覆盖，从而降低建设维护成本、提高效率。第2章2.25G信源-基带处理单元基带处理单元（BuildingBasebandUnit，BBU）主要完成无线接入功能，包括管理空中接口、接入控制、移动性控制、用户资源分配等无线资源管理功能。上行方向BBU通过传输设备接入核心网，下行方向采用光缆连接RRU。第2章2.25G信源-射频处理单元RRU

射频拉远单元（RemoteRadioUnit，RRU）的工作原理是:基带信号下行经变频、滤波，经过射频滤波、经线性功率放大器后通过发送滤波传至天馈。

RRU同基站接口的连接接口有两种:CPRI（CommonPublicRadioInterface，通用公共射频接口）及OBSAI（OpenBaseStationArchitectureInitiative，开放式基站架构）。第2章2.25G信源-射频处理单元RRU的应用灵活性

RRU在应用灵活性及组网特性上具有以下优势。

①RRU多通道

配置通道数有双通道、四通道和八通道等

②RRU分裂

使用灵活

③小区合并

扩大单小区覆盖范围的同时，可以减少切换和重选次数

④星状组网

内覆盖最常用的组网方式

⑤链状组网RRU级联来扩大小区覆盖范围和覆盖距离第2章2.25G信源-室分系统

分布式基站信源的室分系统示意图

除极低数据流量需求的纯覆盖类场景外，绝大部分场景都适合BBU+RRU模式。

第2章2.25G信源-PRRUpRRU的全称为PicoRRU，也就是所谓的皮基站，为了体现功率级别差距，所以用了Pico这个词，皮是10-12的中文数量级表述。pRRU的功能和用于广覆盖的传统RRU基本相同，具备接收机和发射机两部分的功能。它在远端将基带信号调制到发射频段，经滤波放大后，通过天线发射。从天线接收射频信号，经滤波放大后，将射频信号下变频，经模数转换为数字信号后发送给BBU进行处理。pRRU分为放装型和室分型。放装型是内置天线，将pRRU功能和天线功能二合为一，可认为是5G宏覆盖设备AAU的微型版。室分型需要外接天线，根据不同需求可外接二天线、四天线等。

第2章2.25G信源-pRRU性能指标解读pRRU性能指标条目性能指标频段四频

900M+1.8G+2.3G+2.6G

(160M)频段5GNR100MHZ+5个20MLTE载波体积/质量2.8L/2.8Kg接口10G光电复合缆，l*10GCAT6A供电方式/功耗POE/80W天线内置天线机顶功率250mW/通道第2章2.25G信源-pRRU设备接口根据无线覆盖的场景，pRRU存在很多型号，它们外形小巧，设计精美，安装方便，下图为某一pRRU外观图，其中3为CPRI接口，4为POE接口。第2章2.3室内分布有源器件有源器件存在有源元件，一般也需要无源元件。有源器件一般用于信号处理或功率放大，如直放站、远端汇集单元、有源天线、干放等。第2章2.3室内分布有源器件-干放

干放，是“干线放大器”的简称。它属于射频信号放大器，主要功能是功率增强，信号放大。它可以补偿信号在功率分配或进行长距离传输时的损耗，以覆盖更多的区域。

干放用于室分系统主干线上的信号增强，延伸室分系统本身的覆盖区域。干放结构简单，组成模块除双工器、电源、监控外，还包括上下行低噪放、功放。

干放在5G室内分布基本不使用。第2章2.3室内分布有源器件-直放站直放站的概念

直放站是一种射频信号功率增强设备，即无线信号放大设备。它提供无线信号发射中转，也可以称为中继器。

直放站种类众多，从传输方式来分有无线直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。

无线直放站是一体化设备，下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖。光纤传输直放站可以分为近端和远端两部分，近端通常放置在基站，它通过光纤连接到放置在覆盖区域的远端。第2章2.3室内分布有源器件-无线直放站（1）无线直放站

在下行链路中，无线直放站通过施主天线从基站的覆盖区域中拾取信号，将经过带通滤波后的信号放大，然后通过业务天线把信号发射到覆盖区域的手机，从而实现信号从基站到手机的传送。

在上行链路中，直放站接收其目标覆盖区域内的手机信号，经过滤波放大，然后把信号发射到基站，从面实现手机到基站的信号传送。第2章2.3室内分布有源器件-光纤直放站

光纤直放站由近端和远端组成。和基站相连的是光纤直放站的近端，下行方向完成从射频电信号到光信号的转换，上行方向完成光信号到射频电信号的转换。

光纤直放站的远端通过光纤和近端相连，下行方向完成光信号到射频电信号的转换，上行方向完成从射频电信号到光信号的转换。

光纤直放站的光纤中传送的是射频信号，额外增加了两次模拟的光电转换，给系统带来新的噪声，对无线信号质量有一定的影响。第2章2.3室内分布有源器件-直放站的应用

直放站的应用

无论是无线直放站还是光纤直放站，它的引入都可能使基站接收的底噪明显提高，从而导致上行覆盖半径减小。在设置直放站时，应调整上行增益，并计算此噪声有效路径损耗，分析基站接收的噪声功率是否控制在可容忍范围以内，以便控制住上行噪声，减少基站的噪声干扰。

直放站可适用的场景：业务量不高，施工难度较高或者要求能迅速对覆盖区域进行信号覆盖的目标建筑。第2章2.3室内分布有源器件-新型pRRU系统

远端汇集单元是新型pRRU系统的中间环节，它上联BBU，下接pRRU。不同的系统对远端汇集单元命名方式有所差异，华为系统叫RHUB，中兴系统叫pBridge。

中兴的PRRU系统命名为QCellQ系统。Cell方案采用BBU+pBridge+pRRU组网模式，支持多模多频融合室内覆盖，支持PoE供电，支持CAT6a和光电复合缆两种拉远部署。

QCell方案具备三大核心优势：头端数字化，实现了从无源天线头向有源RRU的演进，可支持多频多模天线技术；线缆IT化，实现了从馈线向网线和光纤的演进，网线和光纤与频段解耦，支持超大传输带宽，向5G演进；运维可视化，实现从黑盒子向网管实时统一的可视化监控演进，做到可管可控，智能运维。

华为的系统命名为LampSite，LampSite方案采用BBU+RHUB+pRRU。第2章2.3室内分布有源器件-新型pRRU系统RHUB为射频远端CPRI数据汇聚单元，图2-9是华为某款RHUB外形，RHUB的工作原理如图所示，其主要功能如下。

（1）RHUB配合BBU、DCU以及pRRU使用，用于支持室内覆盖。

（2）接收BBU/DCU发送的下行数据转发给各pRRU，并将多个pRRU的上行数据转发给BBU/DCU。

（3）内置DC供电电路，向pRRU供电。

（4）支持通过光纤链接pRRU组网方式。第2章2.3室内分布有源器件-新型pRRU系统RHUB的工作原理如下图第2章2.4无源器件-分类无源器件作为室分系统中最为基础和最为重要的组成部分，主要包括合路器、功分器、耦合器、电桥、衰减器、负载等。第2章2.4无源器件-dB,dBm概念信号强度的计算单位（1）dB

在电磁学中，dB的定义为某一个量的强度与基准强度比值的对数乘10的数值，dB不是一个单位，而是一个数值，用来表示比值，也称之为“分贝”。

以功率为例：信号功率为X=100000W，基准功率为Y=1W信号功率X相比于基准功率Y,功率大小相差多少时，可以用dB表示，通过计算得其值为：

（2）dBm和dBwdBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw），这是一个绝对值，0dBm即是1毫瓦所转换的能量。

如5GRRU的输出信号强度为80W，其总功率换算成分贝毫瓦的情况如式第2章2.4无源器件-功分器功分器

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。

室内分布工程采用的功分器必须具有宽带性能，5G前频段范围为800--2500MHz，5G时代要求700--3700MHz。

由于室内分布工程得射频功率较大，通常使用腔体功分器。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.第2章2.4无源器件-功分器指标参数指标类型二功分器三功分器四功分器插入损耗≤0.2dB≤0.2dB≤0.2dB分配损耗3dB4.80dB6.0dB带内平坦度≤0.3dB工作频段700MHz～3700MHz特征阻抗50Ω驻波比≤1.3功率容量200W接头形式N-K（镀银）工作温度-30～+65℃第2章2.4无源器件-功分器端口损耗第2章2.4无源器件-耦合器耦合器

耦合器类似于功分器，都属于能量分配器件，耦合器可将能量按任意比例分配输出

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；大部分能量都由主线端口输出，耦合端输出较少。

室内分布工程采用的耦合器必须具有宽带性能，5G前频段范围为800--2500MHz，5G时代要求700--3700MHz。

第2章2.4无源器件-耦合器工作原理输入信号耦合信号直通信号输入端口耦合端口50

副线主线主通道耦合器工作原理

如下图示，耦合器是一个四端口器件。当电磁波从端口输入时，除了有一部分能量直接从直通端输出外，同时还有一部分能量到副线中，从其中一个端口输出（耦合端）

根据耦合端分配功率的比例，耦合器类型包括5dB、6dB、7dB、10dB、15dB、20dB等

第2章2.4无源器件-耦合器特性频率范围806-1000MHz、1710-2500MHz耦合度(dB)6dB10dB15dB20dB30dB分配损耗(dB)1.260.4540.1540.0450.004耦合度波动范围(dB)6

0.810

0.815

1.020

1.030

1.5插入损耗(dB)≤0.15回波损耗(dB)≥20（所有端口）方向性(dB)≥20互调＜-140dBc（+43dBm×2）阻抗(Ω)50第2章2.4无源器件-系统功率分配器件选择及计算第2章2.4无源器件-电桥电桥

电桥是个四端口网络，一般用于同频段或邻频段的合路，属于同频合路器，如图所示为电桥实物示例。电桥的特性是两口输入、两口输出（或者一口输出，另一口内部用负载堵上）。两输入口相互隔离，两输出端口输出的功率为各输入端口功率的50%，并且输出信号相位相差为90°。电桥输入端口与输出端口可以对调使用。

第2章2.4无源器件-电桥衰减器

衰减器一般是把大信号衰减到一定的比例，从而达到理想的功率值，图2-18所示为衰减器实物示意图。衰减器与放大器的功能相反，它在一定的工作频段范围内可以减少输入信号的功率大小，使器件入口功率达到合适的范围。第2章2.4无源器件-电桥

负载是一种特殊的衰减度为无限大的衰减器，它主要用于空载的射频口，起到吸收信号降低干扰的作用。

实际应用中，要确保负载工作在其功率容限范围之内。室分系统建设工程中常见配置的负载有2W、5W、10W、25W、50W、100W、200W等。第2章2.4无源系统功率分配器件选择及计算功分器

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。

室内分布工程采用的功分器必须具有宽带性能，5G前频段范围为800--2500MHz，5G时代要求700--3700MHz。

由于室内分布工程得射频功率较大，通常使用腔体功分器。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.第2章2.4无源系统功率分配器件选择及计算参数指标类型二功分器三功分器四功分器插入损耗≤0.2dB≤0.2dB≤0.2dB分配损耗3dB4.80dB6.0dB带内平坦度≤0.3dB工作频段700MHz～3700MHz特征阻抗50Ω驻波比≤1.3功率容量200W接头形式N-K（镀银）工作温度-30～+65℃第2章2.4无源系统功率分配器件选择及计算耦合器

耦合器类似于功分器，都属于能量分配器件，耦合器可将能量按任意比例分配输出

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；大部分能量都由主线端口输出，耦合端输出较少。

室内分布工程采用的耦合器必须具有宽带性能，5G前频段范围为800--2500MHz，5G时代要求700--3700MHz。

第2章2.4无源系统功率分配器件选择及计算输入信号耦合信号直通信号输入端口耦合端口50

副线主线主通道耦合器工作原理

如下图示，耦合器是一个四端口器件。当电磁波从端口输入时，除了有一部分能量直接从直通端输出外，同时还有一部分能量到副线中，从其中一个端口输出（耦合端）

根据耦合端分配功率的比例，耦合器类型包括5dB、6dB、7dB、10dB、15dB、20dB等

第2章2.4无源系统功率分配器件选择及计算频率范围700-3500MHz耦合度(dB)6dB10dB15dB20dB30dB分配损耗(dB)1.260.4540.1540.0450.004直通端损耗1.810.50.40.3耦合度波动范围(dB)6

0.810

0.815

1.020

1.030

1.5插入损耗(dB)≤0.15回波损耗(dB)≥20（所有端口）方向性(dB)≥20互调＜-140dBc（+43dBm×2）阻抗(Ω)50第2章2.4无源系统功率分配器件选择及计算

功率分配的计算，如果功分器，通常每路减少3.2dB,有的方案减少3.3dB.

耦合器耦合段接的天线少，计算时耦合段减耦合度，10dB耦合器耦合端就减少10dB,直通端损耗不同耦合器不一样，具体看上表直通端损耗，计算时有波动，比如10dB直通端损耗有的计1dB,有的0.8dB.第2章2.5室内分布天线特性和选型全向天线

全向吸顶天线的水平波瓣宽度为360°，垂直波瓣宽度为65°左右。

全向吸顶天线一般安装在房间、大厅、走廊等场所的天花板上，其安装位置尽量在天花板的正中间，避免安装在门窗等信号比较容易泄露的地方。全向吸顶天线的增益较小，一般都在2～5dBi，

能量集中的能力低，扩散范围较大。第2章2.5室内分布天线特性和选型定向天线

室分系统中的定向天线，其增益比全向天线的增益要高，一般在3～7dBi。水平波瓣宽度180°、95°或80°，垂直波瓣宽度85°、55°或40°。

定向吸顶天线主要用于低层靠窗边的位置，或者走廊在一边的楼宇，这些安装方式可减少信号外泄，同时也保证了目标范围的覆盖。

室分系统中的定向壁挂天线，主要用于比较狭长的室内空间，可以安装在房间、大厅、走廊、电梯等场所的墙壁上。天线安装时前方较近区域内不能有遮挡物。第2章2.5室内分布天线特性和选型对数周期天线是一种非频变天线，所谓非频变是指天线的阻抗、方向图、增益、驻波比等电特性随频率的对数成周期性变化，并在很宽的频带内保持基本不变。1、方向图与方向系数

对数周期天线为端射式天线，最大辐射方向为沿着集合线从最长振子指向最短振子的方向。当工作频率变化时，天线的辐射区在天线上前后移动而保持相似特性。2、带宽

对数周期天线的辐射区对振子长度有一定要求，所以它的工作带宽将基本上由最长及最短振子尺寸限制。

对数周期天线,对数周期天线适用于狭长地带建筑,例如走廊和电梯井,增益大，定向覆盖范围大第2章2.6馈线一、作用传输射频信号，连接信源、功分器/耦合器与天线，是分布系统的信号传输通道。二、常用规格8D/10D软馈、1/2英寸、7/8英寸同轴馈缆，特性阻抗50Ω；线径越粗损耗越小，但弯曲半径要求越大。三、损耗特性频率越高损耗越大：以1/2英寸馈线为例，900MHz约7dB/100m，3.5GHz约14dB/100m，设计时应尽量缩短馈线长度。四、工程要求弯曲半径不小于线径的10倍，严禁锐角弯折；接头制作规范并做防水处理；馈线两端挂标识牌。第2章2.7广角漏缆特性‌广角漏缆是一种特殊的泄漏同轴电缆，其主要特性包括以下几个方面‌：‌1.辐射角度大‌：广角漏缆的辐射角度为170°，普通漏缆的辐射角度通常在90°到120°之间。这种大角度辐射使得信号能够更均匀地覆盖较大的区域，特别适合用于室内环境的深度覆盖‌‌2.信号覆盖范围广‌：广角漏缆能够有效覆盖宽度为20米的区域，适用于需要大面积覆盖的场景，如大型商场、体育馆等‌第2章2.7广角漏缆特性

广角漏缆3.5GHz5G信号波瓣图如下图所示。适用场景广泛‌：广角漏缆适用于狭长型、空旷及半空旷场景，如宿舍楼、半空旷型商场等。在这些场景中，广角漏缆相比传统的有源分布系统和传统无源分布系统，具有更高的成本效益‌。第2章2.7广角漏缆特性类型800900180019002000210023002400260027003300340035001/27.27.712.312.71313.714.5151616.82223.524.57/83.63.85.96.16.46.67.47.57.98.21010.811.25/42.72.94.74.95.15.35.86.16.46.78.68.99.5‌广角漏缆的一个重要特性-最大纵向衰减常数，20℃的馈线损耗单位dB/100m，对比普通的馈线，纵向损耗略大。‌比如普通1/2馈线损耗在900MHz时为6.9dB/100m,而1/2广角漏缆在900MHz时为7.7dB/100m第2章2.7广角漏缆特性类型800900180019002000210023002400260027003300340035001/2807868677172726969696765657/8817869696969707272726766665/480767069696867676767666666

最大耦合损耗（95%）距电缆2m处测量值，如表所示，当2100M的信号从7/8漏缆的小孔发射，到2m处的损耗为69dB.

自由空间损耗:32.45+20lg2100+20lg0.002=44.9dB第2章2.8馈线接头类型及特性‌①1/2馈线公头‌：这是最常用的接头，用于连接器件和天线。1/2馈线公头连接器通常用于1/2馈线，质量要求较高，否则容易脱落，导致驻波故障‌‌②7/8馈线公头‌：用于7/8馈线，也是常用接头之一，主要用于连接器件和天线‌③直角弯头‌：用于馈线走向突变，改变馈线走向的接头，常用于需要调整馈线方向的场景④1/2