天饋和頻譜測試基本知識

1、天饋線測試和頻譜分析基礎(chǔ)知識天饋線測試和頻譜分析基礎(chǔ)知識安捷倫天饋和頻譜測試產(chǎn)品基礎(chǔ)培訓(xùn)課程Page 1N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月左懷豐ontchi Technology射頻基礎(chǔ)知識 無線通訊基站的配置結(jié)構(gòu) 回波損耗(IL), 電纜故障點定位(電纜故障定位)和電纜損耗 電纜和天饋線測試儀主要指標(biāo)解釋: 掃描速度, 輸出功率, 方向性 干擾 頻譜分析儀主要指標(biāo)解釋: DANL, 動態(tài)范圍, 相位噪聲, 1dB 壓縮點，掃描速度 無線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn): GSM, WCDMA, HSDPA, Cdma2000, EVDO, TD-SCDMA, WiMAX

2、 和 LTEN9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 2無線通訊基站的配置結(jié)構(gòu)TMA: Tower Mounted AmplifierDiplexer: b和pass filter + m上行鏈路tiplex傳輸線長 Helix電纜, 50 米到 150 米N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 3雙頻無線基站的配置結(jié)構(gòu)：共享信號饋送單元（電路，電纜）基站（BTS） A 頻段基站（BTS） B 頻段TMA：塔頂放大器Diplexer：雙工器（帶通濾波器多路轉(zhuǎn)換器）Multiplexer：多路轉(zhuǎn)換器/復(fù)用器光波和射頻無線電波的相似性 射頻RF無線電信號入射光反射

3、光透射光 光波被測器件被測器件入射信號反射信號被傳輸?shù)男盘朠age 4N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月傳輸線理論低頻信號l信號波長 傳輸導(dǎo)體的長度l電流 (I) 沿著導(dǎo)體傳輸，能量的傳輸簡單有效l測量到的電壓和電流和傳輸路徑上的位置沒有關(guān)系高頻信號l信號波長等于或 傳輸導(dǎo)體的長度l為了有效地傳輸能量需要使用具有一定特性的傳輸線l為了得到低反射和最大的能量傳輸，與特征阻抗 (Z0) 相匹配非常重要l測量到的電壓包絡(luò)與在傳輸線上的位置有關(guān)I+-Page 5N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月傳輸線的負(fù)載阻抗等于 Z0 的情況 對于反射的情況來說, 當(dāng)傳輸線所接的負(fù)載等于

4、 Z0 的時候，就相當(dāng)于一個無線長度的傳輸線，信號永遠(yuǎn)反射不回來，傳輸線上只有行波存在，沒有形成駐波Zs = Z0Z0 (所有入射的能量都被負(fù)載吸收)Z0 = 傳輸線的特征阻抗V反射=0V入射Page 6N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月傳輸線的負(fù)載為短路和開路的情況 Zs = Z0對于反射的情況來說，當(dāng)傳輸線的負(fù)載為開路或著短路時，所有的能量都被反射回來，在傳輸線上形成了駐波開路 同相反射 (0o) 短路 異相反射 (180o) V反射 =V入射V入射Page 7N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月傳輸線的負(fù)載為 25 W 的情況 V反射對反射的情況來說，當(dāng)負(fù)載 Z

5、L 介于開路/短路和 Z0之間時，部分能量被反射回來。形成的駐波的形狀不同于當(dāng)傳輸線負(fù)載為開路或短路時的情況，不會到 0 Zs = Z0ZL = 25 WV入射Page 8N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月射頻器件的特性表征被傳輸?shù)男盘柸肷涞男盘杺鬏攨?shù)傳輸參數(shù)增益 / 損耗S 參數(shù)S21, S12群時延傳輸系數(shù)插入相位被反射的信號入射的信號反射參數(shù)反射參數(shù)SWRS 參數(shù)S11, S22反射系數(shù)阻抗，導(dǎo)納R+jX, G+jB 回波損耗 G, rT,tAR=BR=被測器件被測器件入射信號被反射信號被傳輸?shù)男盘朠age 9N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月反射參數(shù) dB

6、沒有反射沒有反射(ZL = Z0 )r rRL電壓駐電壓駐波比波比01全反射全反射(ZL = 開路開路, 短路短路)0 dB1=ZL-ZOZL+OZ反射系數(shù)=V被反射的信號V入射信號=rFGG回波損耗回波損耗 (RL ) = -20 log (r )電壓駐波比電壓駐波比 =E最大E最小=1 + r1 rE最大E最小Page 10N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月傳輸參數(shù)V被傳輸?shù)男盘朧入射信號傳輸系數(shù) T=VV tfDUT增益 (dB) = 20 Log 20 log t插入損耗 (IL) (dB) = - 20 Log - 20 log t被傳輸?shù)男盘柸肷湫盘朧V被傳輸?shù)男盘柸?/p>

7、射信號VV被傳輸?shù)男盘柸肷湫盘朠age 11N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月K1 和 K2 : 耦合系數(shù) (dB)，D1 和 D2 : 方向性 (dB)Ein = 輸入信號， Er = 從被測器件反射的信號Em = 實際測試到的信號 (包括方向性誤差)被測器件方向性對反射測量結(jié)果的影響方向性對反射測量結(jié)果的影響 定向耦合器和定向橋定向耦合器或定向橋是對信號進行隔離、分離、合并的最常用的射頻和微波器件Page 12N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 13方向性 （Directivity） 定向耦合器把兩個傳輸方

8、向相反的信號區(qū)分開來的能力的參數(shù) 主臂(不需要的泄露信號，隔離度)信號源0 dBm-50 dBm測試端口 主臂測試端口(有用的反射信號，耦合度)-5 dBm-15 dBm耦合臂耦合臂反向應(yīng)用：隔離度= 0 dBm (-50 dBm) = 50 dB正向應(yīng)用：耦合度= -5 dBm (-15 dBm) = 10 dB方向性方向性 隔離度隔離度 耦合度耦合度 直通臂路徑上的損耗直通臂路徑上的損耗測試端口傳輸線在基站和天線之間的應(yīng)用 BTS這些連接電纜的接頭和天線不是理想的 50 歐姆阻抗部件，沿著饋線的路徑上存在著很多信號的反射。安裝和維護基站的目標(biāo)之一就是讓這些反射盡可能地小N9912A分銷商培

9、訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 14回波損耗 指標(biāo)值越大越好（反射?。╇妷厚v波比（電壓駐波比） 1 是最理想的值（沒有反射）N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 15回波損耗和電壓駐波比換算表回波損耗回波損耗被傳輸?shù)男盘栃盘栶佀碗娎|被反射的信號信號源入射信號回波損耗和電壓駐波比回波損耗和電壓駐波比回波損耗回波損耗 電壓駐波比電壓駐波比 (電壓駐電壓駐波比波比)理想值無窮大優(yōu)良值25 dB理想值1.0相當(dāng)于電壓駐波比1.12把數(shù)據(jù)從基站傳送給手機需要高效地利把數(shù)據(jù)從基站傳送給手機需要高效地利用信號的功率：用信號的功率： 傳輸線系統(tǒng)必需沒有缺陷 每個不理想的傳輸線系統(tǒng)、每

10、一個連接頭和 天線本身都會把一部分功率反射回產(chǎn)生信號 的源 任何被反射的能量都被傳輸線系統(tǒng)和源吸收， 這便導(dǎo)致了功率的利用效率不高 天線的性能是保證傳輸線系統(tǒng)完整性的一部 分，必需要對其進行測試測試天線和饋線系統(tǒng)的常用方法：測試天線和饋線系統(tǒng)的常用方法： 把一個已知的入射信號送入被測天線和饋線系統(tǒng)，然后測量被反射回來的信號（行波） 通過測試入射信號和被反射信號之間它們在幅度和相位上的差異（比值）可以確定饋線系統(tǒng)的發(fā)射特定 對反射信號的測量可以知道用來評估傳輸線系統(tǒng)質(zhì)量好壞的品質(zhì)因數(shù)反射系數(shù)()根據(jù)下面的公式，從反射系數(shù)可以計算出回波損耗和電壓駐波比(電壓駐波比) = (V被反射的信號/V入射信

11、號) 回波損耗= -20 x log()電壓駐波比(電壓駐波比) = (1+ II)/(1- II)什么是頻譜分析任何一個非正弦信號都可以分解為很多個或者無窮多個頻率和幅度不相同的正弦信號，信號的頻譜就是組成這個信號的所有正弦信號分量的頻率和幅度的展示信號的頻譜分析信號的頻譜分析： 測量并顯示射頻或微波信號的幅度與頻率的關(guān)系 把組成信號的分量分離開來或?qū)π盘栠M行解調(diào)頻譜分析可以用于：頻譜分析可以用于： 在頻率域內(nèi)確定信號的特性 查找干擾 監(jiān)視空中存在的干擾信號 進行電磁兼容（EMI）測試 測試傳輸和發(fā)射的信號功率 無線通訊信號解調(diào)分析N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 1

12、6什么是頻譜分析 頻域與時域的概念時域測量(示波器)頻域測量(頻譜分析儀)時間幅度(功率)頻率Page 17N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月頻譜分析儀測量結(jié)果的顯示內(nèi)容頻率跨度/掃頻寬度起始頻率截止頻率中心頻率參考電平幅度Page 18N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月頻譜分析儀主要指標(biāo) 動態(tài)范圍動態(tài)范圍動態(tài)范圍動態(tài)范圍是指在保證某一具體測試精度的條件下，頻譜分析儀輸入端口可以同時測試到的兩個信號（大信號和小信號）電平比值的最大值，單位為 dB。能測試的最大信號是頻譜儀允許輸入的最大功率電平，能測試的最小信號則是頻譜分析儀恰好不能測出來的信號的功率電平。動態(tài)范圍決

13、定了頻譜分析儀可以獲得可靠測試結(jié)果的被測信號的幅度的范圍。Page 19N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月3 dB3 dB BWLO混頻器中頻濾波器/分辨率帶寬濾波器(RBW)掃描包絡(luò)檢波器輸入頻譜顯示結(jié)果分線率帶寬頻譜分析儀主要指標(biāo) 分辨率帶寬(RBW)N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 20分辨率帶寬分辨率帶寬和選擇性選擇性 決定了頻譜分析儀把兩個信號分 辨開來的能力 選擇不同的分辨率帶寬會影響到 頻譜分析儀的底噪聲和掃描速度10 kHz10 kHzRBW = 10 kHzRBW = 1 kHz選擇性 15:1失真信號60 dB BW = 15 kHz7

14、.5 kHz3 dB60 dB3 dB60 dB60 dBBW60 dB帶寬3 dB 帶寬3 dB BW選擇性 = 分辨率帶寬的選擇性或形狀系數(shù)Page 21N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月 選擇10 KHz 分辨率帶寬，可以區(qū)分開幅度 相同的兩個雙音信號，但是分辨不開幅度很 小的失真信號 選擇 1 KHz分辨率帶寬，即可以區(qū)分開主音 信號，也能找出失真信號 選擇小分辨率帶寬，在降低底噪聲的同時也 使測試速度降低 22頻譜分析儀的分辨率 噪聲邊帶噪聲邊帶會阻止分辨連個不等幅的信號相位噪聲N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月 23頻譜分析儀主要指標(biāo) 靈敏度/DANL1

15、00 kHz RBW10 kHz RBW1 kHz RBW10 dB10 dB顯示的噪聲與 IF 濾波器帶寬設(shè)置有關(guān)，減小IFBW可以降低顯示的噪聲10 dB衰減 10 dB衰減 20 dB 信號電平顯示噪聲的有效電平和所選擇的對射頻輸入信號的衰減量有關(guān)，射頻輸入衰減量大時，信號噪聲比降低靈敏度 頻譜分析儀能夠測試小信號的能力DANL 顯示的平均噪聲電平，單位為 dBm 頻譜分析儀的 RBW 設(shè)置為最小(通常歸一化為 1 Hz) 代表頻譜分析儀在最好狀態(tài)下的靈敏度RF輸入衰減器對噪聲的影響IFBW的設(shè)定對噪聲的影響N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月無線通信系統(tǒng)中存在的干擾干擾是指

16、會對正常的無線通信業(yè)務(wù)或無線通信設(shè)備造成不良影響的不需要的信號或雜亂無線電波 無線通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自身產(chǎn)生的干擾 同通道干擾 臨近通道干擾 外部干擾信號 網(wǎng)絡(luò)間的干擾 各種網(wǎng)絡(luò)外部的發(fā)射機，寬帶放大器，直放站等 互調(diào)失真干擾 發(fā)射機互調(diào)失真 無源設(shè)備互調(diào)失真N9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 24無線通信標(biāo)準(zhǔn)簡述 GSM無線通信技術(shù)無線通信技術(shù)GSM, GPRS, EDGE (E-GPRS)提供的業(yè)務(wù)提供的業(yè)務(wù)語音和數(shù)居，PS 數(shù)據(jù)，GPRS 和 EDGE主要頻率波段主要頻率波段EGSM: 880 MHz 到 915 MHz (上行鏈路), 925 960MHz (下行鏈路)

17、DCS: 1710 1785MHz (上行鏈路), 1805 1880 MHz (下行鏈路)歐洲和亞洲國家GSM 850: 824 840 MHz (上行鏈路), 869 894 MHz (下行鏈路)PCS: 1850 1910 (上行鏈路), 1830 1990 MHz (下行鏈路)美國多路接入技術(shù)多路接入技術(shù)TDMA 和 FDD信號調(diào)制格式信號調(diào)制格式GSMK信道間隔信道間隔200 kHzN9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 25無線通信標(biāo)準(zhǔn)簡述 WCDMA無線通信技術(shù)無線通信技術(shù)WCDMA, HSDPA, HSUPA提供的業(yè)務(wù)提供的業(yè)務(wù)語音和 PS 數(shù)據(jù)，高速數(shù)據(jù)，H

18、SDPA/HSUPA主要頻率波段主要頻率波段1920 1980 MHz (上行鏈路), 2110 2170 MHz (下行鏈路)手機使用頻段：850: 824 840 MHz (上行鏈路), 869 894 MHz (下行鏈路)PCS: 1850 1910 (上行鏈路), 1830 1990 MHz (下行鏈路)美國多路接入技術(shù)多路接入技術(shù)CDMA, CDMA/TDMA (HSPA) 信號調(diào)制格式信號調(diào)制格式QPSK (WCDMA), 16QAM (HSDPA 和HSUPA), 64QAM (HSDPA)信道間隔信道間隔5 MHzN9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 26無

19、線通信標(biāo)準(zhǔn)簡述 Cdma2000無線通信技術(shù)無線通信技術(shù)Cdma2000提供的業(yè)務(wù)提供的業(yè)務(wù)語音和數(shù)據(jù) 主要頻率波段主要頻率波段887MHz 到 925MHz (上行鏈路), 832 970 MHz (下行鏈路)日本手機使用頻段：850: 824 840 MHz (上行鏈路), 869 894 MHz (下行鏈路)PCS: 1850 1910 (上行鏈路), 1830 1990 MHz (下行鏈路)多路接入技術(shù)多路接入技術(shù)CDMA信號調(diào)制格式信號調(diào)制格式QPSK信道間隔信道間隔1.25 MHzN9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 27無線通信標(biāo)準(zhǔn)簡述 TD-SCDMA無線通

20、信技術(shù)無線通信技術(shù)TD-SCDMA提供的業(yè)務(wù)提供的業(yè)務(wù)語音和 PS 數(shù)據(jù) 主要頻率波段主要頻率波段2010 2025 MHz1900 1920 MHz中國中國多路接入技術(shù)多路接入技術(shù)TDMA / CDMA信號調(diào)制格式信號調(diào)制格式QPSK信道間隔信道間隔1.6MHzN9912A分銷商培訓(xùn)教材 2009 年 3 月Page 28無線通信標(biāo)準(zhǔn)簡述 LTE無線通信技術(shù)無線通信技術(shù)LTE提供的業(yè)務(wù)提供的業(yè)務(wù)PS 數(shù)據(jù)和 IP電話主要頻率波段主要頻率波段EGSM: 880 MHz 到 915 MHz (上行鏈路), 925 960MHz (下行鏈路)DCS: 1710 1785MHz (上行鏈路), 1805 1880 MHz (下行鏈路)1920 1980 MHz (上行鏈路), 2110 2170 MHz (下行鏈路)歐洲和亞洲許多其它頻段手機用戶頻段: 824 840 MHz (上行鏈路), 869 894 MHz (下行鏈路)P