室內(nèi)分布系統(tǒng)有哪些無源器件

1、室內(nèi)分布系統(tǒng)有哪些無源器件網(wǎng)優(yōu)雇傭軍室內(nèi)分布系統(tǒng)中長(zhǎng)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(duì)微波信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)能量合成一路輸出,此時(shí)也可稱為合路器。 一個(gè)功

2、分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度?；痉峙渎窋?shù)為 2 路、3 路和 4 路,通過它們的級(jí)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(hào),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

3、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(hào)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(hào)來說是個(gè)功率分配器,對(duì)上行信號(hào)來講 又是個(gè)(小信號(hào))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(hào))合路器來講,不能在輸出端口按標(biāo)注的功率輸入信號(hào)。功分器不宜 作大功率合成使用,兩個(gè)大功率的

4、載波信號(hào)合成建議采用 3dB 電橋。隔離度:本振或信號(hào)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(duì)規(guī)定流向微波信號(hào)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(hào)而輸出兩路在在理論上有下列特性的信號(hào)a) 輸出的幅度不相等。主線輸出端為較大的信號(hào),基本上可以看作直通,耦合線輸出端為較小信號(hào)。b) 主線上的理論損耗決定與耦合線的信號(hào)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

5、器的作用是將信號(hào)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(hào)功率經(jīng)過耦合器,從耦合端口輸出的功率和輸入信號(hào)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(hào) A 為 30dBm 而耦合端輸出信號(hào) C 為 24dBm 則耦合度=C-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(dòng)。功率損耗:分為耦合損耗和插入損耗

6、。耦合損耗:理想的耦合器輸入信號(hào)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”為單位表示,比如 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

7、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(hào)功率經(jīng)過耦合器至輸出端出來的信號(hào)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(cè)試中假設(shè)輸入 A 是:30dBm,耦合 度實(shí)測(cè)是:6.5dB,輸出端的理想值是 28.349dBm,再實(shí)測(cè)輸出端的信號(hào),假設(shè) 是 27.849dBm,那么插損=理論輸出功率-實(shí)測(cè)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 5-1

8、0dB 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(hào)由輸出端輸入,測(cè)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(cè)是 6.5d

9、B,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(zhǎng)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

10、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(hào)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。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(jí)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(jí)耦合的網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)上來說微帶型利用1/4波長(zhǎng)的微帶線,腔體型利用諧振腔。相對(duì)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

11、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(hào)的功率來定, 不能小于兩個(gè)信號(hào)功率電平和的 1/2。負(fù)載會(huì)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

12、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(hào),讓需要的頻率信號(hào)通過,起頻率選擇的 作用。在實(shí)際應(yīng)用中,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(hào)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(hào) 的輸入,可將多路輸入信號(hào)合成后由輸出口輸出。它

13、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(hào)的合路上,不難發(fā)現(xiàn)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(hào)強(qiáng)度 在正常范圍內(nèi),以免輸入過大,造成直放站前級(jí)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

14、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。需要注意的是,輸入信號(hào)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(hào)放大設(shè)備。就是當(dāng)信號(hào) 源設(shè)備功率難以達(dá)到覆蓋要求時(shí)發(fā)大信號(hào)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(hào)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

15、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(dòng)電平 控制電路(ALC),當(dāng)輸入信號(hào)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(hào),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(hào)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(jí)放

16、大器件,在同等輸出功率下,多 級(jí)放大會(huì)抬高基站的低噪。因此,原則上不采用直放站+干放的多級(jí)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