无源器件性能测试及对现网影响分析随着微蜂窝规模的日益庞大，室分系统的复杂程度也越来越高，现网中存在 大量干扰伴随话务量变化的站点，极大的影响了网络性能，导致用户通话感知下 降。根据以往排查故障的经验来看，伴随话务变化的干扰通常与无源器件相关。本文档对无源器件进行了详尽的测试，在测试的基础上对故障现象进行了理论分 析，解释了无源器件关键性指标不达标对网络的影响， 以期为今后室分优化与维 护工作提供可靠依据。一、常用无源器件及关键性指标室分系统中常用的无源器件有电桥，耦合器等，主要介绍电桥、耦合器、功 分器、负载这四类最常见的无源器件结构及在室分中系统中的作用。1.1 常用无源器件简介1.1.1 电桥图1.1: 3dB电桥（图片实物生产商：国人通信）上图为目前在室分系统中广泛使用的 3dB电桥的实物照片。3dB电桥的主要 用途为室分系统中的同频段合路，以取代早期的体积比较庞大的同频段合路器 件。如图中所示，上述电桥设备有四个端口，分别为两入两出。每个端口之间的 功率关系如下：OUT1=OUT2=0.5*(IN1+IN2)(式 1.1)从上式可知，每个端口的输出功率皆等于输入功率之和的一半， 即输入信号 衰减3dB以后分别从两个端口等功率的输出， 就是3dB电桥名称的由来。3dB电 桥在室分系统中的安装方式如下图所示：3dB电桥1UTC 2UTC 3UTC 4UTC 5UTC 6UTC主设备图1.2： 3dB电桥用于同频合路如上图所示，当微蜂窝配置较大时，内部合路不够用，载频分为两组合路， 分别经由两个架顶双工器输出。对于宏站而言，可以用两种方法解决主设备两路 输出问题。一是采用物理位置邻近的两付单极化天线输出，二是采用一付45度双极化的天线输出，前者相当于在空间自由合路，后者由不同的极化振子合路， 本质上也是空间合路。但是在分布系统中，不具备上述条件。分布系统只能有一 套天线，一个入口。因此要将一个 CI的频点完整的通过分布系统发射出去，只 能通过电桥将两组载频事先合路后再接入分布。综上所述，3dB电桥起的作用为射频级同频合路。1.1.2 耦合器室分中使用的耦合器又称定向耦合器， 其内部结构和电桥类似通过微带线或 腔体的耦合程度不通，可以制成各种规格的耦合器，常见的耦合器有5dB, 15dB, 30dB等规格。定向耦合器的外观如下图所示：C口 A A B图1.3:耦合器耦合器为三端口器件，A B为直通口，信号基本无损通过，C 口为耦合口， 将A处功率衰减耦合标称值后从 C输出。C口只能正常耦合由A至B的信号 （称为正向信号），由B至A方向的信号（称为反向信号），将会衰减一个较大 的功率等级（通常为20dB,这个衰减量称为耦合器的隔离度）后再按照标称耦 合度耦合至CH,o定向耦合器主要用于分布系统中干线与支线上的信号分配。1.1.3 负载负载是室分系统中最简单的器件，只有一个入口，主要是用于室分系统中吸 收其他器件空置口上多余的能量，达到阻抗匹配的目的。因为吸收功率的原因， 负载是室分系统工作时温度最高的器件，在普通机房中实测，其温度最高能到 70摄氏度左右，所以，一般测量负载器件的指标都需要在温度箱中测试以考察 其在高温环境下的性能。1.1.4 功分器功分器作用类似于耦合器，在室分系统中起到功率分配的作用，但是功分器 是将输入功率等额分配各输出端口， 按照输出口的个数，分为二功分，三功分等 各型号。以二功分器件为例，为一进两出器件，信号从入口进入，平均分配为两 路后输出：OUT1IN.UOUT2图1.4：二功分器件如上图所示，正常使用时，下行信号应当从 IN 口输入，从两OUT 口输出。 功分器功率承受能力较差，一般不用于干线的上使用，而是作为耦合器的下级功 率分配器件直接连接天线点作为室分系统的最终发射。1.2 无源器件的关键性指标1.2.1 互调抑制对于一个理想的线性系统，当输入两个信号 fl, f2时，输出信号不会出现新 的频率。对于非线性系统，将会产生一系列新的频率分量，被称作 fl, f2的互 调产物。新产生的频率和信源频率满足如下关系：fn= N*f2 M*f1（式 1.1）其中，N与M皆为正整数，则fn称为f1, f2的（N+M）阶产物。互调产 物随着阶数的提高而衰减，一般而言三阶产物在频率域最接近f1, f2,且功率较理论和实践都证明，理想的线性系统是不存在的，任何一个器件都会有一定 功率的互调产物。互调产物的产生机理十分复杂，到目前为止，还无法根据器件 的参数进行准确的计算，只能根据实际测量得到 1。影响互调的因素很多，如 器件材料，加工工艺，装配精密度，输入功率，甚至大气压力都会对互调指标产生影响。目前无源器件集采标准为常温常压下，输入2个43dBm的信号源，其三阶互调抑制要能达到120dBc,行业标准要求达到140dBCo1.2.2 隔离度室分系统中的器件均存在出口和入口，器件的设计制造意图都是希望信号 能量能够从输入口进入，无损失的通过器件从输出口输出。 但是同向端口间总是 不可避免的出现互相耦合的现象，导致部分信号的功率在两个同向口之间互相窜 扰，隔离度是评价器件抑制这种窜扰能力的指标。 下图是电桥内部能量传播示意 图：电桥的两个IN 口之间的信号也存在一定程度的互相耦合，这种耦合是非常 有害的，必须加以控制。例如当下行过强的信号从一个IN 口窜入另一个IN 口时， 有可能对另一个IN 口下所带的载频产生阻塞，导致 GSM系统上行干扰的抬升。 无源器件电桥的集采标准为同向端口间隔离度不低于20dB,但是根据3GPP 0505的规范要求2,结合北京现网使用状况，建议此标准有所提高：3GPP TS 05.0初议规定了 GSM接收机和发信机的各项性能。其中，5.1节:Blocking characteristics对GSM接收机在各个频段的阻塞容限做了明确规定，其 中相关中国GSM的频段划分，主要涉及到以下 3个表格：Frequency bandFrequency range (MHz)GSM 900E-GSM 900BTSR-GSM 900BTSMSBTSin-band915 - 980870 - 925860 - 925856 - 921out-of-band (a)0,1 - 9150,1 - 8700,1 - 8600,1 - 980 - 12,750 925 - 12,750 925 - 12,750 921 - 12,750表1.1: 900M频段划分Frequency bandFrequency range (MHz)DCS 1 800MSBTSin-band1 785 - 1 9201 690 - 1 805out-of-band (a)0,1 - 17050,1 - 1 705 - 1 920 - 1 980N/Aout-of band (d) 1 980 - 12,750 1 805 - 12,750表1.2: DCS频段划分FrequencybandGSM 400, P-, E- and R-GSM 900DCS 1 800 & PCS 1 900other MSsmall MSBTSMSBTSdBgV (emf)dBmdBgV (emf)dBmdBgV (emf)dBmdBgV (emf)dBmdBgV (emf)dBmin-band600 kHz |f-f o | 75-3870-4387-2670-4378-35800 kHz800 kHz|f-f o | 80-3370-4397-1670-4388-251,6 MHz1,6 MHz |f-fo | 3 MHz90-2380-3397-1680-3388-253 MHz |f-fo |90-2390-23100-1387-2688-25out-of-band(a)11301130121811301130(b)-101-12-(c)-101-12-(d)11301130121811301130NOTE:For definition of small MS, see subclause 1.1.表1.3:各频段接收功率容限对于GSM900制式，移动分配的下行发射频率为 934M954M,属于表1.1 中的(d)频段，对应表1.3中的接收功率容限为8dbm,以目前基站实际架顶输出 35dbm来说，电桥的隔离度需要 27dB以上；对于DCS1800M制式，移动分配的 下行发射频率为1805M1830M,属于表1.2中的(d)频段，又t应表1.3中接收功 率容限为0dB,按照GSM900M计算方法，电桥的隔离度应当在 35dB。1.2.3 驻波驻波，全称为电压驻波比，评价了主设备有效发射功率和反射功率之间的比例，反映了一个射频系统阻抗匹配程度。单纯的驻波只会影响到GSM系统的覆盖半径，根据理论计算的结果，一个驻波为 1.5 的系统，其覆盖半径大约收缩4 3 。从理论上来讲，驻波和互调是独立的指标，没有任何依据可以证明两者之间的联系， 但是在工程上， 往往驻波较高的点， 也是接触不良可能导致互调的点，可以用来做干扰故障点的辅助排查。目前行业标准要求无源器件驻波三1.3,微蜂窝验收标准要求全系统驻波三1.5。1.2.4 功率容限功率容限规定了室分器件能承载的最大功率，目前室分器件一般标称均为200W。测试该指标时，不断增加被测目标的输入功率，当有下列情形之一，认 为当前输入功率已经达到器件功率容限，不在继续增加输入：（ 1） 、驻波明显恶化（ 2） 、互调产物明显增多（ 3） 、输入信号低于线性变化 2dB（ 4） 、器件出现打火、异常发热等现象本次泰尔实验室的大规模测试显示， 器件在不通载波数量的条件下，其功率耐受度是不同的（详见第五章）， 这是新发现的现象，需要在今后的耐功率测试中改变测试方法， 信源选择需要由单载波改为多载波调整信号， 以便更加接近现网的应用环境。二、现网微蜂窝问题综述在室内分布系统中，伴随话务量变化的干扰是极为常见的一类故障现象，下5 天干扰变化统计图：人大会堂M干扰&话务&上行质量关系51norMTMTtHM 亩5，雪e1曷 0=9671-01 后 。0祠21-01曷 nnoMI-OIM 。0岛TET0目 DddTWTMlaE n=9FTET0IM nW工1.1宿 on 工 101g nuoT 工 Tom a击7?n【后 0=9 三01