室内分布系统设计与实践教学课件(共5章)02室分系统简介

室内分布系统设计与优化第二章 室内分布系统器件一、功率计算基础二、无源器件四、馈线及同轴连接器三、有源器件五、天线1dBm（分贝毫瓦）（分贝毫瓦）dBm是一个表征功率的单位，是使用对数形式表示功率的一种测量方法，它与毫瓦的换算公式为：功率计算基础其中P为功率，单位为毫瓦。功率计算基础udBm是一个绝对值，表征功率的大小，它的换算公式以1mW为参考，取值既可为正，也可为负。（1）当取值为正时，表示功率大于1mW；（2）当取值为负时，表示功率小于1mW；（3）而当取值为0时，并不代表没有功率，而是表示功率等于1mW。u在室内分布系统中，信源设备的射频输出功率、天线口射频输出功率、手机接收信号功率，一般都采用dBm为计量单位。u用dBm表示的信号功率大小，通常又被称作信号电平值。功率计算基础2dB（分贝）（分贝）dB是一个表征功率增益的单位，是使用对数形式表示两个功率的大小关系的一种测量方法，它的计算公式为：功率计算基础udB是一个相对值，用于表示功率的变化或者两个功率的比值，与功率的大小无直接关系。u当取值为正时，表示信号增加或甲信号大于乙信号；当取值为负时，表示信号减弱或甲信号小于乙信号。功率计算基础3dBm和和dB的关系的关系功率计算基础u在功率变化过程中，信号每增加一倍，采用分贝表示就相当于增加3dB；信号每减少一半，采用分贝表示就相当于减少3dB。功率计算基础u在移动通信中信号衰减的值非常大，衰减前后的信号功率通常不是同一计量级，计算很不方便直观。而采用分贝毫瓦和分贝进行计算时，可以把很大的功率变化取对数后简短地表示出来，将复杂的倍数变化关系转换为简单的加减运算，大大减少计算的复杂程度。u在室内分布系统中，无源器件的分配损耗、插入损耗以及馈线的传播损耗均采用dB为计量单位。功率计算基础课堂作业一、填空题(5、18)1、计算5W=dBm；46dBm=W。2、功率/电平：10W=dBm，33dBm=W，1mW=dBm，1W=dBm，43dBm=W。二、选择题（6）1、下列等式哪些是正确的（）。A.30dBm+30dBm=60dBmB.30dBm+30dBm=33dBmC.30dBm+30dB=60dBmD.30dBm+30dB=33dBm三、计算题（1）1、以W为单位时，若甲功率是乙功率的10倍，用dB表示，甲功率与乙功率相差多少dB？功率计算基础第二章 室内分布系统器件一、功率计算基础二、无源器件四、馈线及同轴连接器三、有源器件五、天线功分器是一种将一路输入信号能量平均分成两路或多路输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出。根据功分器输出端的数量不同，功分器可分为二功分器、三功分器、四功分器。无源器件1功分器功分器均匀分配功率的器件均匀分配功率的器件无源器件插入损耗功分器的插入损耗是指功分器输入端口功率与输出端口功率比值的度量，用dB来表示。（1）分配损耗：二功分器10lg2=3dB；三功分器10lg3=4.8dB；四功分器10lg4=6dB。（2）介质损耗：受生产材料、工艺水平等影响，取值存在差异，一般不超过0.5dB。无源器件2.耦合器耦合器不均匀分配功率的器件不均匀分配功率的器件耦合器是一种不均匀分配功率的器件，它由一路输入而输出两路，两路输出的幅度不相等。无源器件（1）耦合端输出信号功率小损耗：耦合度（2）直通端输出信号功率大损耗：插入损耗无源器件1）耦合度（耦合端损耗）是指输入端口的功率与耦合端口的功率比值的度量，用dB表示。2）插入损耗（直通端损耗）是指耦合器输入端功率和直通端功率比值的度量，也用dB表示。无源器件无源器件无源器件课堂作业1、设输入端口信号功率为20dBm，计算二功分器、三功分器、四功分器的输出端口功率分别为多少？2、如图所示，二功分输入信号功率为20dBm，设馈线1、馈线2的馈线和接头损耗和均为2dB，其余馈线及接头损耗忽略，试求图中a、b、c、d四个端口输出功率值？无源器件功功分分器器技技术术指指标标表表无源器件常用耦合器常用耦合器技技术术指指标标表表无源器件型号型号80027000.60.60.61232425282.151.761.470.96驻波比1.2550-150-140-150-140-150-140-150-140-160-155-160-155-160-155-160-155接口类型DIN型N型DIN型N型DIN型N型DIN型N型50030050030050030050030015001000150010001500100015001000常用耦合器常用耦合器技技术术指指标标表表无源器件型号型号80027001111.5333848550.440.340.30.3驻波比1.2550-150-140-150-140-150-140-150-140-160-155-160-155-160-155-160-155接口类型DIN型N型DIN型N型DIN型N型DIN型N型50030050030050030050030015001000150010001500100015001000（1）频率范围 频率范围指的是器件、天线能正常工作的频率范围。一般为800-2700MHz。（2）阻抗阻抗在77欧姆时传输损耗最低，在30欧姆时其承载功率最大，因此移动通信系统兼顾两者，采用的阻抗为50欧，包括信号源内阻、器件、馈线、天线等。信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。无源器件无源器件（3）驻波比（VSWR，Voltage Standing Wave Ratio）正向波和反射波相互作用叠加会形成驻波。驻波比是指驻波波腹电压与波谷（节）电压幅度之比，用来表征各端口反射波的大小，判断分布系统连接是否匹配。分布系统中任何器件接口不使用时，都不能空载，必须安装负载，否则会引起驻波比过高。在分布系统出现故障时，维护人员可以利用驻波仪对驻波比的大小和位置进行测试，从而定位找出分布系统的故障点。（4）带内波动dB（功分器）功分器在其工作频段内，输出端口的功率值存在一定的波动，输出端口在工作频段范围内最大信号和最小信号的功率差值被称作带内波动（Inband Ripple）。（5）耦合度偏差dB（耦合器）指耦合端输出信号功率实际值与理论值的最大偏离差值。无源器件无源器件（6）互调互调（Intermodulation）是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后产生噪音信号的现象。调制无源器件三阶互调信号2F1-F2、2F2-F1，五阶互调信号3F1-2F2、3F2-2F1与实际工作的频率会很相近，会干扰到正常工作的频点，这就是三阶互调干扰和五阶互调干扰。（7）功率容限（Power Capacity）指无源器件因大功率射频输入所导致的电气性能恶化不超出最低允许范围时的最大功率负荷。平均功率容限峰值功率容限采用DIN型接头无源器件的功率容限较大，靠近信源的前几级使用。采用N型头的器件功率容限相对较低，用于中小功率场景，具备良好的力学性能。无源器件无源器件（8）最小隔离度是反应无源器件各端口支路相互抑制能力的技术指标。隔离度越大，干扰越小，信号损失越少例如某无源器件有A、B两个输出端口，当有信号输入时，本应全部从A端口输出的信号，有很小一部分从B端口输出，而将A、B端口输出功率(dBm)的差值(dB)就被定义为隔离度。3.合合路路器器合路器是将不同频段的两路或多路射频电信号合并到一条通路上传输的无源器件，又被称为异频合路器。它由是多个滤波器组成，滤波器对不同频率的选择和抑制能力，决定了合路器的性能。无源器件l在下行时，合路器将多路不同网络制式不同频段的输入信号合成一路输出；l在上行时，合路器将一路信号按不同频段分成多路信号传输出给不同网络制式基站设备。图中合路器实现了900MHz的GSM系统、2000MHz的TD-SCDMA系统和2300MHz的TD-LTE系统的合路与分离。无源器件l工程中，依据实际需要合路的网络制式数量和频段选择合适的合路器。l合路器的端口隔离度也称作带外抑制，该指标是合路器较重要的指标之一。l当合路系统较多，单系统总功率较高时，多采用DIN头，反之则采用N型接头。无源器件4.电桥电桥电桥是一种将同频段射频电信号进行合路的器件，也被称作同频合路器。它有两进两出和两进一出两种类型：无源器件无源器件电桥的使用场景：（2）载波合路：在同频段内将同个小区的两个无线载频合路后馈入天线或分布系统，如WCDMA两个载波合路；（3）同系统不同小区合路：不同小区工作在同一频段，如CDMA20001X载波和CDMA2000EVDO载波合路；（1）同系统上下行合路：如GSM系统的一路收发和一路只收的两路信号合路成两路收发的信号，实现收发平衡信号，防止分集接收告警。无源器件电桥的使用方法较灵活，通常情况下是两进两出同时使用。如果某个端口未使用，要连接负载，防止产生驻波过高对系统造成影响。（1）如果按一进两出使用，此时可以近似看作一个二功分器。（2）如果按两进一出使用，此时很像一个合路器，不过它是将同频段射频信号进行合路，隔离度较低。而多网络合路用的异频合路器是将不同频段的两路或多路信号合路，在插入损耗、隔离度等性能上均优于电桥。无源器件5.衰减器衰减器衰减器是在一定工作频率范围内减少输入信号功率大小的无源器件。它是在相当宽的频段范围内一种相移为零、其衰减和特性阻抗均与频率无关的常数，由电阻元件组成的二端网络。无源器件无源器件衰减器是一种能量消耗元件，功率在器件中消耗后会变成热量，热量如果过高，就会烧毁衰减器，因此衰减器的功率容量是实际应用中需要重点考虑的一个指标，输入信号功率必须小于衰减器的功率容量。无源器件6.负载负载负载是一种将射频信号功率能量全部消耗的无源器件，它可以看作是一种特殊的衰减器，衰减值趋于无求大。负载只有一个端口。负载主要用于分布系统中的空余端口处，完成功率匹配，防止因空端口引起驻波过高对系统造成的影响。无源器件无源器件第二章 室内分布系统器件一、功率计算基础二、无源器件四、馈线及同轴连接器三、有源器件五、天线1.干放干放干放全称干线放大器，它是一个二端口器件，主要作用是补偿射频信号在长距离分布系统中传输时功率的不足。有源器件干放是有源器件，在室分系统中使用会产生底噪，引入额外的噪声和干扰，降低系统可靠性。在实际网络中，为了保证网络的质量和可靠性，干放已被淘汰。有源器件2.POIPOI，全称多系统接入平台（PointOfInterface），指位于多系统基站信源与室内分布系统天馈之间的特定设备，它相当于性能指标更高的合路器。多系统基站信源射频信号通过各自独立的端口接入POI，混合后输出到相应分布系统的端口；同时将来自不同区域分布系统端口的信号混合后，再按需要分别送到各自信号源的上行端口。POI需要电源供电，是有源设备，它有简单的接口界面和有效的监控，适合用于多家运营商多个网络制式同时共建共享分布系统.有源器件POI有单缆路由和双缆路由两种组网方式。单缆方案即上下行采用一套分布系统，主要适用于合路的多路信源互调干扰较小或者可以规避的情形。l优点是节省成本；l缺点是对POI和无源器件的互调干扰抑制和功率容限要求更高；有源器件l对于频分双工系统，采用收发分离的模式，一路专用于发射，另一路专用于接收，两路系统间可通过空间隔离，大大降低系统的互调干扰要求；l对于LTE系统，两路同时用于收发，可采用双收双发的MIMO技术，提高系统容量和用户速率。l对于时分双工系统，三阶互调的影响几乎无法避免，对互调干扰抑制要求仍较高。双缆路由是指上下行采用独立的分布系统路由有源器件第二章 室内分布系统器件一、功率计算基础二、无源器件四、馈线及同轴连接器三、有源器件五、天线1.馈线馈线馈线是连接信源设备、器件、天线进行射频电信号传送的传输线，它将信源设备的信号传输到分布系统末端的天线，主要工作频率范围在100MHz-3000MHz。馈线属于同轴电缆，它由内导体、绝缘体、外导体和护套4部分组成。馈线及同轴连接器l外导体金属屏蔽的直径不同，馈线可以分为5D、8D、10D