室內(nèi)分布系統(tǒng)有哪些無源器件

1、室內(nèi)分布系統(tǒng)有哪些無源器件室內(nèi)分布系統(tǒng)中長用的器件分有源器件和無源器件 ,它們都屬于線性互易元 件。線 性互易元件只對微波信號進(jìn)行線性變換而不改變頻率特性 ,并滿足互易原理。 無源器件指像濾波器、分配器、諧振回路等以實(shí)現(xiàn)信號匹配、分配、濾波等 ; 有源 器件指像微波晶體管、微波固態(tài)諧振器等以實(shí)現(xiàn)信號產(chǎn)生、放大、調(diào)制、變頻等。 室內(nèi)分布系統(tǒng)中經(jīng)常用到的無源器件有功分器、 耦合器、基站耦合器、 合路 器、電 橋、干線放大器、負(fù)載、射頻電纜等。一、功分器1. 概念功分器 （全稱功率分配器 ）一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相 等能量 的器件 ,也可反過來將多路信號能量合成一路輸出 ,此時(shí)也可

2、稱為合路器。 一個(gè)功分 器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。 基本分配路數(shù)為 2 路、3 路和 4 路 ,通過 它們的級聯(lián)可以形成多路功率分配。使用功分器時(shí) ,若某一輸出口不 接輸出信號 ,必 須接匹配負(fù)載 ,不應(yīng)空載。2. 主要指標(biāo)功分器的主要技術(shù)參數(shù)有插入損耗、分配損耗、駐波比 ,功率分配端口間的隔離度、 功率容量和頻帶寬度等。下表是寬頻腔體功分器一些典型指標(biāo) (參考 ):頻帶寬度 :這是各種射頻 /微波電路的工作前提 ,功分器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與工作 頻率密切 相關(guān)。必須首先明確功分器的工作頻率 ,才能進(jìn)行下面的設(shè)計(jì)功率損耗 :分為分配損耗和插入損耗。分配損耗 :主路到支路的分配損耗實(shí)質(zhì)上與功分

3、器的功率分配比有關(guān) ,其計(jì) 算公式 為所有路數(shù)的輸出功率之和與輸入功率的比值 ,一般理想分配損耗由下式獲得 : 理想分配損耗 (dB)=10log(1/N)N 為功分器路數(shù)插入損耗 :輸入輸出間的插入損耗是由于傳輸線 (如微帶線 )的介質(zhì)或?qū)w 不理想等 因素,考慮輸入端的駐波比所帶來的損耗。駐波比 :指沿著信號傳輸方向的電壓最大值和相鄰電壓最小值之間的比率。每個(gè)端口的電壓駐波比越小越好。功率容量 :電路元件所能承受的最大功率。在分布系統(tǒng)中 ,功分器作為下行信號來說是個(gè)功率分配器 ,對上行信號來講 又是個(gè) （小信號 ）合路器。功分器上標(biāo)注的功率是指輸入端口的最大輸入功率,而 作為（小信號 ）合

4、路器來講 ,不能在輸出端口按標(biāo)注的功率輸入信號。功分器不宜作大功率合成使用 ,兩個(gè)大功率的載波信號合成建議采用 3dB 電橋。隔離度 :本振或信號泄漏到其他端口的功率和原功率之比。如果從每個(gè)支路端口輸入功率只能從主路端口輸出 ,而不應(yīng)該從其他支路輸出 ,這就要求支路之 間有足夠 的隔離度。一般大于 20dB 。二、耦合器1. 概念耦合器常用于對規(guī)定流向微波信號進(jìn)行取樣。 在無內(nèi)負(fù)載時(shí) ,定向耦合器往往是一四 端口網(wǎng)絡(luò)。定向耦合器是一種低損耗的器件 ,它接受一路輸入信號而輸出兩路在在理論上有下 列特性的信號a）輸出的幅度不相等。主線輸出端為較大的信號 ,基本上可以看作直通 ,耦合線輸出端為較小信

5、號。b）主線上的理論損耗決定與耦合線的信號電平 ,即決定于耦合度。c）主線和耦合線高隔離度。直接點(diǎn)說耦合器的作用是將信號不均勻地分成 2 分（稱為主干端和耦合端 ,也 有的 稱為直通端和耦合端 ）。2. 主要指標(biāo)主要指標(biāo) :耦合度、功率損耗、隔離度、方向性、輸入輸出駐波比、功率容限、頻段范圍、帶內(nèi)平坦度等。下表是寬頻腔體耦合器一些典型指標(biāo)（參考 ）:耦合度 :信號功率經(jīng)過耦合器 ,從耦合端口輸出的功率和輸入信號功率直接 的差值。 （一般都是理論值如 :6dB 、10dB 、 30dB 等） 耦合度的計(jì)算方法 :若輸入信號 A 為 30dBm 而耦合端輸出信號 C 為 24dBm 則耦合度 =C

6、-A=30-24=6dB, 所以此耦合器為 6dB 耦合器。實(shí)際耦合度可能在 5.56.5 之間波動。功率損耗 :分為耦合損耗和插入損耗。耦合損耗 :理想的耦合器輸入信號為 A,耦合一部分到 B,則輸出端口 C 必 定就要 有所減少。計(jì)算方法 :將所有端口的“ dBm”功率轉(zhuǎn)換成“毫瓦”為單位表,比示如 A 輸入端的功率 原來是 30dBm,轉(zhuǎn)換成“毫瓦”是1000 毫瓦,而耦合端的輸出是 25.5dBm（ 先假設(shè)用 的是 6dB 耦合器 ,并且 6dB 耦合器實(shí)際耦合度是 6.5dB）, 將 25.5dBm 轉(zhuǎn)換成毫 瓦是 :316.23 毫瓦。再假設(shè)此耦合器沒有其它損耗 ,那么剩下 的功率

7、應(yīng)該是 1000-316.23=683.77 毫瓦 ,全部由輸出端輸出。將 683.77 毫瓦轉(zhuǎn) 換成 “dBm”=28.349,則 耦合器的耦合損耗 =輸入端的功率 （dBm）- 輸出端的 功率 （dBm）=30dBm-28.349dBm=1.651dB, 這個(gè)值指的是耦合器沒有額外損 耗（器件損 耗）的情況下的耦合損耗。插入損耗 :指的是信號功率經(jīng)過耦合器至輸出端出來的信號功率減小的值再減去耦合損耗所得的數(shù)值。計(jì)算方法 :以 6dB 耦合器為例 ,在實(shí)際測試中假設(shè)輸入 A 是:30dBm, 耦合 度實(shí)測 是:6.5dB,輸出端的理想值是 28.349dBm, 再實(shí)測輸出端的信號 ,假設(shè) 是

8、 27.849dBm, 那么插損 =理論輸出功率 -實(shí)測輸出功率 =28.349-27.849=0.5dB; 隔離度 :指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離 ;一般此指標(biāo)僅用于衡量微帶耦合器 , 如 5-10dB 為 1823dB,15dB 為 2025dB,20dB（ 含以上 ）為 : 2530dB; 腔體耦合 器的隔離度非常好所以沒有此指標(biāo)要求。計(jì)算方法 :當(dāng)輸入端接匹配負(fù)載時(shí) ,將信號由輸出端輸入 ,測耦合端減小的 量即為隔 離度。方向性:指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離度的值再減去耦合度的值所得的值 ,由于微帶的方向性隨著耦合度的增加逐漸減小最后 30dB 以上基本沒有 方向性 , 所

9、以微帶耦合器沒有此指標(biāo)要求 ,腔體耦合器的方向性一般為 :1700 2200MHz 時(shí) :1719dB,824960MHz 時(shí):1822dB 。計(jì)算方法 :方向性 =隔離度 -耦合度例如 6dB 的隔離度是 38dB,耦合度實(shí)測是 6.5dB,則方向性 =隔離度-耦合 度 =38-6.5=31.5dB 。駐波比:指的是輸入 /輸出端口的匹配情況 ,各端口要求則一般為 :1.21.4 。 功率容限 :指的是可以在此耦合器上長期 （不損壞的 ）通過的最大工作功率 容限 ,一般 微帶耦合器為 :3070W 平均功率 ,腔體的則為 :100200W 平均 功率。在耦合器上 標(biāo)注的功率同樣是指輸入端口的

10、最大輸入功率 ,輸出口和耦合 端口不能用標(biāo)注的最 大功率輸入。頻率范圍 :一般標(biāo)稱都是寫 8002200MHz, 實(shí)際上要求的頻段是 :824- 960MHz 加 上 17102200MHz, 中間頻段不可用。有些功分器還存在 800 2000MHz 和 8002500MHz 頻段帶內(nèi)平坦度 :指的是在整個(gè)可用頻段耦合度的最大值和最小值之間的差值?；抉詈掀?:是耦合器中特殊的一種 ,主要用在耦合基站信號的時(shí)候。它的 一些典型 參數(shù)如下 :我們可以看出它和一般耦合器的區(qū)別在性能上它功率大、插損小 ,而在接頭 上它的 三個(gè)口分別為 L29J 、L29K 和 NK,而普通的耦合器三個(gè)口均為 NK。

11、三、腔體和微帶的區(qū)別腔體耦合器內(nèi)部是 2 條金屬桿,組成的一級耦合。 微帶耦合器內(nèi)部是 2 條微 帶線, 組成的一個(gè)類似于多級耦合的網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)上來說微帶型利用 1/4 波長的微帶線 ,腔體型利用諧振腔。相對而言 , 微帶型器 件便宜但插入損耗達(dá) 0.5dB, 而腔體型貴一些但插入損耗只有 0.1dB 。四、電橋 電橋是是定向耦合器的一種 ,是個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò) ,它的特性是兩口輸入兩口輸 出 ,兩輸 入口相互隔離 ,兩輸出端口各輸出輸入端口輸入功率的 50% 。在同頻段 內(nèi)不同載波 間將兩個(gè)無線載頻合路后饋入天線或分布系統(tǒng) (通常為 Rx 和 Tx)。 當(dāng)作為單端口 輸出使用時(shí) ,另一輸出端必須連接

12、匹配功率負(fù)載以吸收該端口的輸出功率 ,否則將嚴(yán)重影響到系統(tǒng)傳輸特性 ,負(fù)載功率根據(jù)輸入信號的功率來定 , 不能小于兩個(gè)信號 功率電平和的 1/2。負(fù)載會帶來一定的損耗 (3dB) 。有時(shí)兩個(gè) 輸出端口都要用到 ,這 時(shí)就不需要負(fù)載 ,也無損耗。由于電路和加工裝配上的離散性 ,電橋耦合器輸入端口的隔離度比較低 ,不 建議應(yīng) 用在不同頻段間的合路。異頻合路時(shí)建議選用雙工 /多工合路器以改善系 統(tǒng)的性能 指標(biāo),增加可靠性。五、合路器在介紹合路器前 ,先介紹下濾波器的概念。濾波器是一種雙端口網(wǎng)絡(luò) ,它最 基本的應(yīng) 用就是抑制不需要的頻率信號 ,讓需要的頻率信號通過 ,起頻率選擇的 作用。在實(shí)際 應(yīng)用中

13、 ,把兩個(gè)或兩個(gè)以上的濾波器組合到一起 ,就成了雙工器或合路器。 合路器是多個(gè)濾波器組成的單元 ,是多端口網(wǎng)絡(luò) ,所有端口均為輸入 /輸出雙 功能端 口。合路器的電性能指標(biāo)和濾波器指標(biāo)基本相同。合路器將來自收發(fā)系統(tǒng)的多個(gè)信號源如 GSM 、 CDMA 、 DCS 等經(jīng)過合路器合 路 輸出。合路器至少有兩個(gè)輸入口和一個(gè)輸出口 ,輸入口分別用于不同頻段信號 的輸 入 ,可將多路輸入信號合成后由輸出口輸出。它還具有相反工作模式。它的特點(diǎn)是合分路損耗小、 頻段間抑制度高、 功率容量大、 溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 合 路器分為 同頻合路器和異頻段合路器兩種。下表是一些典型的參數(shù) :在信號的合路上 ,不難發(fā)現(xiàn)

14、功分器、電橋、合路器都有這樣的功能 ,下表是 它們之間 的一個(gè)比較 :六、衰減器 在相當(dāng)寬的頻段范圍內(nèi)一種相移為零、其衰減和特性阻抗均與頻率無關(guān)的常數(shù) ,由電阻元件組成的二端網(wǎng)絡(luò)。用于直放站輸入端 ,控制直放站輸入信號強(qiáng)度 在正常范 圍內(nèi),以免輸入過大 ,造成直放站前級擁塞。 同時(shí)可以讓直放站工作在 高增益狀態(tài)下 獲得更好的噪聲系數(shù)表現(xiàn)。還可以用于干線放大器輸入前端。 衰減器可以分為兩種類型 :固定的和可變的。通常工程上我們多采用固定衰 減器。 目前我們多采用的有 5dB、10dB、15dB 、20dB 、 30dB 、40dB 等。衰減器 我們 最關(guān)注的指標(biāo)是衰減大小、功率容量大小等。需要注

15、意的是 ,輸入信號功率 小于衰 減器的功率容量。負(fù)載是一種特殊的衰減器 ,衰減度為無限大。終端在某一電路或電器輸出端口 ,接收電功率的元器件、部件或裝置統(tǒng)稱為負(fù)載。七、干線放大器 干放就是在功率變低而不能滿足覆蓋要求時(shí)加的信號放大設(shè)備。 就是當(dāng)信號 源設(shè)備 功率難以達(dá)到覆蓋要求時(shí)發(fā)大信號源的功率 ,以覆蓋更多的區(qū)域。下行鏈路從主干電纜來的下行鏈路信號經(jīng)輸入端口 (DLin)進(jìn)入主機(jī) ,經(jīng)下行放大器 PA 放大 后,再由輸出端口 (DLout) 輸出,送往主干電纜。下行鏈路放大器 (PA) 增益可調(diào)范圍 20dB,配合系統(tǒng)設(shè)計(jì),下行增益可微調(diào)。下行功放帶有自動電平 控制電路 (ALC),當(dāng) 輸入

16、信號電平在 -10dBm+5dBm 范圍內(nèi)變化時(shí) ,均能保證 輸出端的電平恒定不 變。上行鏈路從主干電纜來的上行鏈路信號 ,由輸出端口 (DLout) 進(jìn)入主機(jī) ,經(jīng)上行低 噪聲放大器 放大后,再由輸入端口 (DLin)輸出,送往主干線。上行鏈路放大器 (LNA)增益可調(diào)范圍 大于 20dB, 配合系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,上行增益可在較大范圍內(nèi)變化。 本機(jī)上、下行鏈路兩側(cè) 的雙工器具有插損小、頻段隔離度高等特點(diǎn) ,能有效地把 上下行信號分開 ,以便在各 自的傳輸鏈路中設(shè)置放大器。在室內(nèi)分布系統(tǒng)中 ,干線放大器屬于二級放大器件 ,在同等輸出功率下 ,多 級放大會 抬高基站的低噪。因此 ,原則上不采用直放站 +干放的多級覆蓋方式。八、接頭1. 饋線接頭 饋線與器件、設(shè)備以及不同類型線纜之間一般采用可拆卸的射頻連接器進(jìn)行 連接 連接器俗稱接頭。常見的射頻連接器有 DIN 型連接器、 N 型連接器、 BNC/TNC 連接器、 SMA 連 接器、反型連接器等。連接器都是 J 頭。DIN 型連接器一般用于宏基站射頻輸出口。N 型連接器是室內(nèi)分布中應(yīng)用最為廣泛的一種連接器 ,具備良好的力學(xué)性 能 ,可以 配合大部分的饋線使用。饋線和器件相連 ,接頭按饋線的線徑分為 7/8 接頭和 1/2 接頭 （常用 ）,7/8 接頭一端比另一端明顯大 ,大的那一端是接 7/8 饋線, 而小的一